1Fabrication of environmentally friendly water
absorbing material using clay
Tomohiro Murakami*, Shingo Ikeda *, Michitaka Nagamoto **And Ahmad Rahimi Rais Bin Rejemat***
Abstract
An NC (Nanocomposites) gel was synthesized as an environment-friendly and reusable water absorbing
sheet which is used commonly within the shipping industry. Clay that does not adversely affect theenvironment was used as a cross-linking agent to the NC gels. We prepared various kinds of NC gels.
Samples were prepared using 10 types of concentrated SA aqueous solutions. Many samples did not gel,but a few samples did gel. They gelled only when the concentration of the SA aqueous solution was 1.20
and 1.25 [wt%].
From these results, it was found to be possible to use the NC gel as a countermeasure sheet.

1.

Introduction

Recently a lot of ships using diesel engine as their power source which produces an exhaust gas that
contained a hazardous substances such as NOx(nitrogen oxides) and SOx(sulfur oxides). All of thesehazardous substances are the notable contributors to environmental pollutions such as acid rain andphotochemical smog. Furthermore, these pollutions also generate adverse effect on the human body.
Because of that IMO (International Maritime Organization) recently strengthen the regulation of
hazardous substances [1]. Regulation on SOx and NOx by IMO as according to Annex VI “Regulations
for the Prevention of Air Pollution from Ships”. Annex VI sets limits on NOx and SOx emissions fromship exhausts, and prohibits deliberate emissions of ozone depleting substances. Fig. 1 shows the graphof NOx emission limit [2].
MARPOL Annex VI of NOx emission limits is applied to any diesel engine that has the output powerof more than 130 kW. Different levels (Tiers) of control applied is based on the ship construction date.
Tier I standard was being applied to both vessels that were created on and after 1st January 2000 andvessels that are equipped with the diesel engine that created before 1st January 2011. The regulation
value is dependent on the rated engine speed. Table 1 shows the allowable amount of NOx emission.
Similarly, Tier II standard is also being applied on vessels that are equipped with diesel engine thatwas created on and after 1st January 2011. The regulation value is also shown in Table 1. Tier IIstandard is expected to be met by combustion process optimization. The parameters examined by engine
manufacturers include fuel injection timing, fuel injection pressure, fuel nozzle flow area, exhaust valve
timing, and cylinder compression volume. Then, Tier III standard is applied on vessels that werecreated on or after 2016 that operating in the ECA (Emission Control Areas). The regulation value isalso shown in Table 1.
Tier III standard is required to reduce 80% of NOx emission from the Tier I regulation. In Tier III, it
is said that there are difficulties in reducing the NOx emission using the technology inside the diesel
engine. For that reason, exhaust gas with purification technology also known as urea SCR (Selective
＊
＊＊
＊＊＊

Maritime Technology Department
Advanced Maritime Technology Course 2 grade ( at that time)
Maritime Technology Department 5 grade

平成 29 年 11 月 30 日受理

2弓削商船高等専門学校 紀要 第 40 号（平成 30 年）

Catalytic Reduction) method was used [3]. This technology is based on the fact that urea water is sprayed
into the exhaust gas and the NOx that contained in the exhaust gas is decomposed to water and nitrogenby the ammonia in the urea water. In this urea SCR method, it is essential to treat the moisture thatis produced.

Fig.1

MARPOL Annex VI of NOx emission limits

So in our laboratory, we worked on the material of reusable water absorbing sheet in order to treat
the moisture. Generally, water absorbing material is often referred to as SAP (Super Absorbent
Polymers) that is used in disposable diapers [4]. However, SAP has a disadvantage in which it cannot be
used once it adsorbs water. It is appears to be suitable for disposable uses such as disposable diapers
but not as a water absorbing sheet which is supposed to be used repeatedly.
Table 1
Tier I (2000)
Rated engine speed [rpm] n<130
 130≦n<2000 n≧2000
Tier II (2011)
Rated engine speed [rpm] n<130
 130≦n<2000 n≧2000
Tier III (2016)т
Rated engine speed [rpm] n<130
 130≦n<2000 n≧2000

NOx emission limits by IMO

NOx emission limit [g/kWh]17.0[g/kWh]45.0・n(-0 2) [g/kWh]9.8[g/kWh]NOx emission limit [g/kWh]14.4[g/kWh]44.0・n(-0 23) [g/kWh]7.7[g/kWh]NOx emission limit [g/kWh]14.4[g/kWh]45.0・n(-0 2) [g/kWh]9.8[g/kWh]

т: In NOx Emission Control Areas (Tier II standards apply outside ECAs)

2.

Polymer gel and Clay

3
Fabrication of environmentally friendly water absorbing material using clay

The PNIPA gel used in this experiment is a temperature-responsive polymer and it has been studiedin various fields since it has excellent characteristics such as volume phase transition that correspondto the temperature. The Society of Polymer defined polymer gel as a polymer that is cross linked andhas become a three dimensional network structure, produces swelling but does not dissolve and takes
the state between solid and liquid.
The volume phase transition of polymer gel is the transition between swelling phase andcontraction phase of the gel was discovered by Mr. Toyoichi Tanaka [5,6]. Solvent composition,
temperature, pressure, pH, electric field, and light are examples of factors that cause this volume phasetransition to occur. All these external factors can change the volume of polymer gel by 10 to 1000 times.
Volume phase transition of PNIPA gel occurs due to the temperature change, which is swells at low
temperature and shrinks at high temperature. This volume change is reversible and can be repeatedmany times. Because of that characteristic, it is possible to create a water absorbing sheet that can beused repeatedly [7].
Clay is a material that is made by removing and purifying impurities in the layered clay mineral [8].
There are various types of clay but in our research, we are using two types of clay which is Kunipia and
Sumecton from Kunimine Industries. Kunipia is a purified type of clay called Bentonite. Bentonite is alayered silicate mineral containing montmorillonite as a main component and other minerals such as
quartz, mica, feldspar, and zeolite. Kunipia is a natural clay, so it is difficult to completely control it´sproperties. The solution to this problem is using synthetic clay called Sumecton. Sumecton is a clay
formed by chemically synthesizing by removing impurities and treatment with hot water [9].
Recently, research on new soft materials combining this polymer gel and clay materials are being
actively conducted. Professor Takuzo Aida from Tokyo University has succeeded in developing new soft
materials that have a high strength and self-repairing performance which can contain more than 95%
of moisture just by mixing clay and an organic polymer compound. It can be said to be environmentallyfriendly because it´s mostly made from naturally derived materials such as water and clay.
From this, we can expect a high performance and high functionality of new organic/inorganic hybridmaterials to be formed if inorganic structure such as clay combined well with organic structure such as
polymer gel. Representative of this organic/inorganic hybrid material is FRP (Fiber Reinforced Plastic).
Moreover, there are also others materials that have been researched and developed. Consequently, ourlaboratory has also made a new water absorbing materials that environmentally friendly by using
PNIPA gel and clay.
3． Experiment
The composition of PNIPA gel which act as a water absorbing agent was prepared as follows. Distilledwater and SA(Sodium Acrylate) which is act as an ionizing agent were used to make 10
concentration(0.5, 0.8, 1.0,1.1, 1.15, 1.2, 1.25, 1.3, 1.4, 1.5 [wt%]) of an aqueous solution.1 g of clay was
gradually put into the aqueous solution, stirred and dissolved. Two types of clay were used which is
Kunipia and Sumecton. Next, 3.88 g of NIPA(N-isopropylarylamide) is dissolved.
After that, 120 µl of N-N,N`,N`-tetramethylethylenediamine was used as a polymerization accelerator
and 20 mg of Ammonium Peroxodisulfate as a polymerization initiator was added before being left in athermostatic chamber at 20 °C for 24 hours for gelling to occur.
4．Results and discussion
Fig.2 and Fig.3 shows the state of gelling of the samples using all the composition mention above. The
horizontal axis shows the concentration [wt%] of the SA aqueous solution used and the vertical axis

4
弓削商船高等専門学校 紀要 第 40 号（平成 30 年）

shows the mass ratio of the main chain NIPA when SA is 1. A sample which gelled was evaluated as O,a sample which is not gelled was evaluated as X, and a sample in a sol state was indicated by ∆ in thetable. The result of the experiment using Kunipia is shown in Fig.2 after being left in a thermostaticchamber at 20 °C for 24 hours, the samples using Kunipia did not gelled but remained in liquid state
in all concentration of SA. The result of the experiment using Sumecton is shown in Fig.3. The sample
using Sumecton only gelled in the SA aqueous solution which has the concentration of 1.15 and 1.2[wt%] only. The remaining samples only remained in a liquid or sol state.
From the above result, we can conclude that clay also can cross-link NIPA which is the main chain in
the specific condition. Originally, clay is in a state in which layers are piled up as shown in Fig. 8. In
this state, it is not possible to crosslink the polymer. The SA aqueous solution can disperse the clay withthe force of electric charge in the solution. In other words, SA can disperse the clay and crosslink the
NIPA.
Based on the experimental results, it can be considered that sample using Sumecton could be gelled
only when the concentration of SA aqueous solution was 1.15 and 1.2 [wt%] and clay could be dispersedby the force of the electric charge that working in the SA aqueous solution. During the refining process,
Sumecton undergoes a hot water treatment after removing impurities while Kunipa does not undergo
hot water treatment after the removal of impurities.
From that, we can conclude that Kunipia did not gel and cannot crosslink PNIPA as the clay did notdisperse by the electric force that is working in SA aqueous solution due to the properties of the clay
used. From above, we can distinctly see that gel can be formed only when the concentration of SA
aqueous solution was 1.15 and 1.2 [wt%] by using Sumecton as a crosslinking agent.

Fig.2 Gelation of sample using Kunipia

Fig.3 Gelation of sample using Sumecton

5．Conclusions
In this laboratory, we tried to use clay as a crosslinking agent for PNIPA gels in order to create anenvironment friendly water absorbing material. As a result, the following conclusion can be made:1. All samples using Kunipia could not be gelled in this experiment.
2. Samples using Sumecton can gelled only at the concentration of SA aqueous solution is 1.15 and 1.2[wt%] only.
From these conclusions, it can be said that SA can crosslink NIPA by dispersing clay in aqueous
solution, but it is also found that there are specific conditions for cross-linking PNIPA in thisexperiment. In this experiment, it is possible for Sumecton to be gelled only when the concentration of
SA aqueous solution is 1.15 and 1.2 [wt%] as the clay was dispersed by the electric charge thatworking in the SA aqueous solution then cross-linking PNIPA gels. In addition, Sumecton was treatedwith hot water during refining while Kunipia did not undergo hot water treatment after refining

5
Fabrication of environmentally friendly water absorbing material using clay
process [10]. This difference can be said to influence ion exchange between clay layers and thecrosslinking of PNIPA.
From this experiment, by using clay as a crosslinking agent for PNIPA gel, we were able to create a
new non-toxic and environmentally friendly water absorbing material.

References[1] Tomohiro Matsumoto：Journal of The Japan Institute of Marine Engineering,Vol.49, No.6,2014．
[2] NOx emission standard: https://www.dieselnet.com/standards/inter/imo.php, 2017.10.30.
[3] Kouichi Hirata, Masahide Takagi, Nobuyuki Kishi, Youichi Niki, Satoshi Kawauchi, Yasuhisa
Ichikawa, Tetsugo Fukuda, Toshiharu Inaba, Takeo Nagai, Izumi Iwamoto, Shota Ohashi, Kazuhiro
Tabuchi, Junnzou Kaneko, Eichi Muraoka：National Maritime Research Institute：NMRI,
Vol.11,No.2,2011．
[4] KISHIDA CHEMICAL Co.,Ltd.,Safety data sheet, 4393,2016．
[5] T.Tanaka: Phys.Rev.Lett. , 40,820, 1978.
[6] T.Tanaka: Sci.Am. , 244, 110, 1981.
[7] Tomohiro Murakami, Wataru Akase: Memories of National Institute of Technology, Yuge
College,Vol30，2008.
[8] Kazutoshi Haraguchi；networkpolymer, Vol33, No.6, 2012．
[9] KUNIMINE INDUSTRIES CO., LTD., SUMECTON,P2,2013.
[10] Japan Science & Technology Agency (JST), Vol.707, 2010.

6

層状複水酸化物を用いた感温性ガスバリア膜の作製と特性評価池田

真吾*・村上 知弘*・蔵岡

孝治**

Preparation and properties of Thermosensitive gas
barrier membranes using Layered Double Hydroxide
Shingo IKEDA* ・Tomohiro MURAKAMI*・Koji KURAOKA**
Abstract
The temperature sensitive nanocomposite film using Layered Double Hydroxide (LDH) andthermosensitive polymer were produced by in-situ polymerization by synthesized Co-Al large
crystal LDH and poly (N- isopropylacrylamide) (PNIPA). The Co-Al large crystal LDH was madeby urea method that diameter 3 - 5μm. Thermosensitive membranes was measured water vapor
transmittance at 40℃ and 20℃. The water vapor barrier property of nanocomposite membranes
showed temperature response. Nanocomposite membrane observed SEM showed flat surface anduniform structure. In conclusion, LDH/PNIPA nanocomposite membrane has possibilities
temperature responsive water vapor barrier membrane.

1.

緒言

包装材料は物品の輸送や陳列に深く関わる要素として、産業や工業の多くに関わっている。包装材料に求められる特性として、中身の保護性、易開封性、透明性などがあり、今日まで多くの材料研究がなされてきた。包装材料に求められる性能は多種多様であり、現在は複数の包装材料を組み合わせることでニーズに合わせた性能を低コストで実現している。
このため、複数の機能を有する材料の研究よりも、ある機能に特化した材料を開発することが重要視されてきた 1)。しかし、複数の機能を高次元で発揮する包装材料が実現できれば未知のニーズを開発できる
可能性がある。
例えば、海上輸送における包装材料を考える。海上輸送は一度に大量の荷物を目的地へ運ぶことができ、現在も広く行われている輸送形態である。特に日本は島国であり、原材料の輸入や製品の輸出に海上輸送は欠かせない 2)。海上輸送には陸上で行われ*商船学科**神戸大学大学院 海事科学研究科ている輸送と異なり、長期間にわたって様々な環境下で製品を運ぶ特徴がある。この際、特に水分によって積み荷が損傷し、甚大な被害を及ぼす場合がある 3-5)。特に電子機器の場合、パッケージ内の僅かな水分が周辺気温の変化によって液化し、製品を損傷する場合もある。このように特殊な環境下で性能を発揮する包装材料には検討の余地がある。例えば、温度変化に対応して包装内部の水蒸気を外部に放出し、結露を防ぐ包装材料などが考えられる。しかし、このような機能性を持った材料の包装分野への応用は報告されていない。
そこで、当研究室では機能性の一つとして、温度に応じて特性が変化する温度応答性に注目して研究を続けてきた。前説のとおり、汗濡れ損が周辺温度の変化によって発生することに着目し、外気温変化に対応して包装内部の水分を外部に放出し、包装内部の結露を抑えることができるのではないかと考えた。また、このような材料は包装材料として前例がなく、機能性を付与した後に膜構造等を解析するこ
平成 29 年 11 月 30 日受理

7弓削商船高等専門学校とで、刺激応答性包装材料のモデルケースとなる可能性がある。このような観点から、温度応答性とガ
スバリア性を両立した包装材料の研究に取り組んできた。
前年の報告では、温度変化によって特性が変化する材料の一つとして、ポリ N－イソプロピルアクリ
ルアミド（PNIPA）ゲル 6)を用いてガスバリア材料を作製することで、温度応答性を持ったガスバリア
材料を作製し、特性を評価した。その際、ガスバリ
ア性を担保するため、優れたガスバリア特性と環境低負荷性を併せ持つ無機粘土鉱物（クレイ）と名のコンポジット化してガスバリア材料を作製した。作
製したガスバリア膜は温度によってバリア特性を変化させる温度応答性を示し、さらに低温時には現行のガスバリア材料に迫る水蒸気バリア性を見せた。
また、TG／DTA による構造解析により、膜内でNIPA が重合してポリマーとなり、粘土層間に入り込んだ構造をとっている可能性が示唆された。7)
本報告ではこのテーマを発展させ、粘土鉱物として層状複水酸化物（LDH）を用いて感温性ガスバリ
ア膜を作製し、特性評価を行った。LDH の構造概略
図を図１に示す。LDH は粘土鉱物の一種で、前年度の報告で用いたモンモリロナイトの一種であるラポ
ナイトと比較して構造が薄く、薄膜で柔軟なガスバ
リア材料が作製できる可能性がある。

図１ LDH とモンモリロナイトの構造比較
加えて、大型の結晶を持つ LDH の合成を試み、それを用いて感温性ガスバリア膜を作製した。大型の結晶をもつ LDH を用いることで、膜内を透過す
る気体の透過経路が長くなり、より高いガスバリア
特性が得られることが期待できる。ガス透過経路によるガスバリア性の概略図を図２に示す。

紀要

第 40 号（平成 30 年）(a) 粒径が小(b)粒径が大
図２ 気体の透過経路によるガスバリア性
本研究では、前述した大型結晶を持つ LDH の作成を試みた。また、作製した LDH を用いて PNIPA とのナノコンポジット膜を作製し、水蒸気バリア性を測定することで膜の温度応答特性を評価した。

1.1. 実験方法
LDH は尿素法を用いて合成した。塩化コバルト６
水和物と塩化アルミニウム６水和物および尿素を二口フラスコに秤量し、蒸留水を 200ml になるように添加して温度 100 度で 48 時間還流を行った。還流
後、得られた生成物をろ過によって取り出し、蒸留水とエタノールで数回洗浄した。その後再度ろ過して生成物を取り出し、大気中で十分に乾燥させて LDH試料とした。
LDH / PNIPA ナノコンポジット膜は以下のとおり作製した。溶媒としてホルムアミドをスクリュー管
瓶に計量し、窒素ガスにより 10 分間バブリングして溶存酸素を除去した。そこにクレイとして作製した
LDH 試料を 0.1wt%添加し、48 時間撹拌して均一に分散させた。その後、NIPA 0.1wt% を秤量して加え、
24 時間撹拌した。最後に、氷浴にて反応促進剤
N’N’N’N-テトラメチルエチレンジアミン（TEMED、
東京化成工業）0.7 mol% を加えて 1 時間撹拌し、さらに反応開始剤としてペルオキソ二硫酸カリウム（KPS、関東化学）0.4 mol%を加えて 30 分撹拌しコーティング溶液とした。なお、クレイおよび NIPA は溶媒に対する wt%、
TEMED および KPS の添加量は NIPAに対する mol%である。
作製したコーティング溶液を、スピンコータ(ACT300A、アクティブ)を用いてポリエチレンテレフタレート(PET)基材上へスピンコートし、電子冷熱低温恒温器（THS020DB、ADVANTEC 東洋）において 20℃で 24
時間保持し、ナノコンポジット膜の完成とした。
1.2. 物性評価

8
層状複水酸化物を用いた感温性ガスバリア膜の作製と特性評価作製した材料の水蒸気バリア性を評価するため、防湿包装材料の透湿度試験方法(JIS Z0208)を参考に透湿度測定を行った。測定には恒温恒湿槽(AE-215、
ADVANTEC 東洋)を用いた。ナノコンポジット膜の温度応答性を調査するため、測定条件は 40℃、相対湿
度90％および20℃、
相対湿度100％の2条件とした。
膜の構造解析の一環として、高倍率光学顕微鏡による膜の表面観察を行った。
2.

結果と考察

2.1. 大型の結晶を持つ LDH の作製
尿素法によって合成した Co-Al LDH をホルムア
ミド中に分散、剥離させ、遠心分離によって見剥離の LDH を取り除いたのちに走査型電子顕微鏡(SEM、JSM-5900、日本電子(株))によって画像を撮影した。
撮影した画像を図３に示す。作製した LDH は 3～5μｍの直径を持つ６角形の結晶を有していた。現在、工業的に利用されている LDH は直径が 200～
300nm 程度のものであるため、十分に大型の LDH結晶を作製することができた。

図４ ナノコンポジット膜の水蒸気バリア性
実験結果より、作製したナノコンポジット膜は高温時にはポリ塩化ビニリデン（PVDC）と近い水蒸気バリア性を示した。これは現在工業的に広く利用されている高ガスバリア材料であり、作製した NC
膜が高い水蒸気バリア性を持っていることがわかった。また、低温時の結果では水蒸気バリア性が低下しており、温度に応じて NC 膜のバリア特性が変化することがわかった。これは膜中の PNIPA が周辺の水分をとりこんで膨潤し、膜構造が変化したこと
で透過率が上昇したものと考えられる。加えて。どちらのサンプルも基材である PET よりも水蒸気バリア性が優れていることがわかった。
これらの結果は前年度報告のラポナイト/PNIPA
ナノコンポジット膜の結果と酷似している。すなわ
ち、高温時には膜中の PNIPA 鎖が水分を排出して膜全体の構造が密となり、水蒸気バリア性が向上したと考えられる。また、低温時には PNIPA 鎖が周辺の水分を取り込み、膜中のクレイ層間が広がって構造が疎となったことで、水蒸気を透過しやすくなったと考えられる。高温時および低温時に予想される構造模式図を図５に示す。

図３ 作製した LDH の SEM 写真
2.2. LDH/PNIPA ナノコンポジット膜の特性評価作製したLDHを用いて、ナノコンポジット膜（NC膜）を作製し、水蒸気バリア性を評価した。計測した水蒸気バリア性のグラフを図４に示す。

低温時
高温時
図５ NC 膜の温度応答性の模式図
図６に前年度報告したラポナイト／PNIPA ナノ
コンポジット膜の水蒸気バリア性を示す。7) 前年度の結果と比較すると、今回の NC 膜は粘土鉱物とPNIPA を１：１で投入したにも関わらず、低温時のガスバリア性が基材の PET よりも悪化することがなかった。ラポナイトの結晶粒径は 25nm と非常に小さく、このため低温時に気体の透過経路が非常に短くなってしまうことが予想される。一方で今回合成した LDH は粒径が非常に大きく、低温時にも気体の透過経路が長くなり、ガスバリア性が発揮されたと考えられる。

9
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）も基材である PET の水蒸気バリア性よりも優れた
バリア性を示した。これは LDH の結晶が大きく、気体の透過経路が長くなったためだと考えられた。
加えて、膜の特性評価として SEM による表面観察を行った結果、ナノコンポジット膜は平滑で、全体にわたって均一な構造を持つことが示唆された。

1)
2)
3)
4)
図６ 前年度の実験結果 7)
5)
2.3. 高倍率光学顕微鏡による表面観察
作製したナノコンポジット膜の構造解析として、高倍率の光学顕微鏡を用いた表面観察を行った。撮影した膜表面の写真を図７に示す。
画像では非常に平滑な表面が確認された。このことから、ナノコンポジット膜が平滑な表面構造を持っていることが分かった。また、全域にわたって成分の凝集が見られなかったことから、今回作製したナノコンポジット膜
は全体にわたって均一な構造をとっていることが示唆された。

図７ NC 膜の表面観察
3.

結論
温度応答性をもったガスバリア材料として、大型血漿を持つ LDH と PNIPA のナノコンポジット膜を作製した。LDH は尿素法を用いて作製し、現行品の 10 倍程度の大きさの結晶を持つ LDH の作製に成功した。作製した LDH を用いて PNIPA とのナノコ
ンポジット膜を作製し、水蒸気バリア性を測定した。
測定結果より、作製したナノコンポジット膜は 40℃と 20℃で水蒸気バリア性が変化する温度応答性を示した。また、高温時においては PVDC と同等の高い水蒸気バリア性を持っていた。さらに、低温時に

6)
7)

参考文献
21 世紀包装研究協会：機能性包装入門，p6，(2002)
日本船主協会：日本海運の現状，p１，(2011)
今枝，木村：日本航海学会論文集，62，p97，(1980)
今枝，木村：日本航海学会論文集，64，p97，(1980)
今枝，木村，久保：日本航海学会論文集，67，p51(1982)
K. Haraguchi, T. Takehisa ： Adv. Mater., 14,
p1120 (2002)
池田、蔵岡：弓削商船高等専門学校紀要第 39 号,
p6, (2016)

10

船内居住空間用商用電源を用いた大気圧プラズマ脱臭装置の開発―プラズマ発生装置の開発―
佐久間 一行*

Development of atmospheric pressure plasma deodorizing
equipment using commercial power supply for on-board shipliving space―Development of plasma generator device―
Ikko Sakuma*
Compounds such as Dimethylsulfide generated by marine micro-organisms cause
stench in coastal zone or on-board ship. The stench is sensory nuisance to cause
healthy damage depending on a degree of the concentration. In on-board ship,
deodorizing devices maintained by ship crews are required simple mechanisms andprinciples. I’ve just started this research, which aims to develop a deodorizing device
for the stench by using atmospheric pressure plasma. Firstly, I manufactured plasma
generator using two-dimensional electrode and carried out argon(Ar) gas discharge
experiment. I also investigated difference in the existence of a gas wash bottle whichadds odorant to plasma source gas. Ar plasma spectrum due to dielectric barrierdischarge was observed by a spectrometer regardless of whether the bottle was used.
１．緒言

船舶上や沿岸地域では，海水の成分由来ではない
臭気が発生する．これは，海水中の微生物等の死がいが分解されることで生じる硫化水素やジメチルス
ルフィド(DMS)[1]などの臭気を伴う化合物の影響である．臭気は，人間の感覚に作用するものである
ため，その被害等には個人差があるものの，化合物の濃度によっては酸欠になるなどの人体への影響があり，感覚公害[2]として問題となる．また，ゴミ処
理施設などでは，臭気を分解するために脱臭設備等が設置されているが，船舶においては限られた空間であることや洋上における故障対応は船員自らが実施する必要があることから，比較的簡便な構造である必要がある．
そこで，本研究では，こうした船舶上や沿岸地域
での居住空間で取り込む空気の脱臭を目的とした大気圧プラズマを使用した脱臭装置の開発を行う．また，脱臭には，薬液洗浄，燃焼脱臭，吸着脱臭，オ
ゾン脱臭などがあるが，本研究では，大気圧プラズ
マを利用することで，ガス，電極および電源と簡便*商船学科な装置で分解，脱臭できる装置を目指す．DMS の分解には，OH ラジカル種が寄与する事が分かっており[3]， 大気圧プラズマによる OH ラジカルの発生は広く行われている[4，5]．本研究では，大気圧プ
ラズマ源の開発から臭気物質である DMS の分解実験を行うことを目標に研究を行う．本論文では，実験装置およびプラズマ源の開発について述べる．
２．実験装置
図 1 に大気圧プラズマ実験装置の概略図を示す．プ
ラズマが生成される反応容器はパイレックスガラス製
で両側をシリコン栓で封じており，ガスの流出入，電極の導入が出来る構造となっている．ガスは，洗気瓶を通すことで，実験装置に流入するガスに対して湿度などの液体の成分を含めることが可能である．臭気分
解実験では，洗気瓶に水と臭気成分となる DMS などを添加することで，プラズマの種ガスに臭気成分を含平成 29 年 11 月 30 日受理

11
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

図 1 実験装置概略図(a) ファブリックシート電極(b) Ar プラズマ放電時
図 2 二次元電極写真

ませて行う．本実験では，安定した放電を得るため準安定順位[6]の低い希ガスである Ar ガスを利用した．
電極は，誘電体バリア放電[7]をさせるため，耐電圧の高いテフロン被覆線(TELEDYNE/REYNOLDS 社，
178-5132，外径：0.48 [mm]，導体径：0.33 [mm])を用いた．図 2 に電極の写真を示す．大面積かつ形状が安定した電極として二次元電極であるファブリックシー
ト電極[8]を作成した．ここでは，電極は 21 [mm] × 16[mm]の大きさを持ち，縦糸の間隔は 1.4 [mm]で手作業によって製作した．これに，横糸に高圧線，縦糸は保護抵抗を経てアースへと接続し，電圧を印加した．放電時には，電極全体が Ar プラズマで覆われることが写
真(図 2(b))より分かる．一方で，電界が集中しやすいと考えられる両端などで発光が強くなっていることも分
かる．電源は，将来的には商用電源を昇圧した電源を利用する予定であるが，本実験では，高電圧パルス電
源(玉置電子工業株式会社製，TE-HVP1010K300-NP)を使用した．電源電圧波形は図 3 に示してあるように，
パルス幅 5 [s]，周波数 10 [kHz]の両極性パルスを持ち，負極性の電圧が大きい．実験では電圧を 2–7 [kV]の範囲で変化させて印加した．電極間に印加される電圧および回路に流れる電流の計測には高電圧プローブ(Instek 社製，GDP-050)およびCT センサ(URD 社製，CTL-6-P-Z，検出抵抗 100[])を使用し，それぞれオシ
ロスコープ(RIGOL 社製，DS1054)で波形を取得した．
生成したプラズマの計測は，光ファイバによってプラ

13
弓削商船高等専門学校

紀要

計算することで放電による消費エネルギーが得られる．
𝐸𝑐 = ∑ 𝑝(𝑡) × 𝑠
ここで，s [sec]はサンプリング時間，Ec [J]は１パルスにおける消費エネルギーを表す．
図 6 に電源電圧 e と消費エネルギーEc との依存性を示す．湿気の有無によって，電源電圧が異なるが，電力は Ohm の法則より，電圧の二乗に比例するため，図 6 のグラフについても 2 次多項式による近似曲線を描くと，一致することがわかる．ここから，電源電圧を上げることでより高温なプラズマを得られることが見込まれる．
４．結言

本研究では，大気圧プラズマによる臭気分解装置のプラズマ源の開発を行い，プラズマの生成に成功した．今後は，商用電源でのプラズマ発生を目指す
と共に，実際に物質を分解する上で必要となる OHなどのイオンやラジカル種などの発生させるように放電条件やプラズマの種ガスの最適化を行う予定で
ある．

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]

参考文献
永尾 一平：低温科学 (72)，1–14，(2014)．
環境省環境管理局大気生活環境室：臭気対策行政
ガイドブック，(2002)．
田中 茂：エアロゾル研究 (9 巻，2 号)，
120–126，(2014)．
飯島 崇文 他：東芝レビュー (61 巻，8 号)，40–
43，(2006)．
金澤 誠司 他：静電気学会誌 (34 巻，1 号)，14–
18，(2010)．
O. Sakai et al ： J. Phys. : Conference Series (86)，012015，(2007)．
佐藤照幸：プラズマ・核融合学会誌 (69 巻，2 号)，
102–110，(1992)．

[8] U. Kogelschatz ： Plasma Chemistry and

Plasma Processing (23，1)，1–46，(2003)．
[9] NIST Atomic Spectra Database Lines Form：
https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lin
es_form.html

第 40 号（平成 30 年）

14

船舶探査用レスキューロボットの研究開発－第 2 報：センサユニットを用いた波浪データの取得方法－
前田 弘文*・伊藤 嘉基**Development of a rescue robot for exploration in ship
－Report 2: Method of obtaining wave data using sensor unit －Hirofumi Maeda*
Abstract
This paper describes method of obtaining wave data for wave-generator using sensor unit. Sensor unit
can measure acceleration, degree and angular velocity. After sensor coordinate of measured acceleration
data has been transformed into world coordinate, gravitational acceleration is removed from the value.
Subsequently, displacement of wave is estimated from measured acceleration data by multiple integral.

１．緒

めにはそれなりの施設が必要となり，実験可能な機関が限られるからである．また，もう 1 つの原因と東日本大震災や阪神大震災，アメリカ合衆国で起 して波による影響が挙げられる．これまで陸上を想きた同時多発テロなど大規模な災害や事件などを 定してきたレスキューロボットの多くは，ロボット
我々は目の当たりにしている．このような現場にお 内部に搭載された加速度センサによって，自身の自いて，救助活動を行っている隊員は常に 2 次災害の 己姿勢を検知している．しかし，波の影響を受ける
危険にさらされている．これらの 2 次災害を軽減さ 船舶では波の揺れが加速度センサのデータに加算させるためには，被災者の正確な位置や倒壊状況を安 れるため，これらのデータがまったく意味をなさな
全かつ迅速に把握し，詳細な救助計画を立てる必要 い．さらに船舶で火災が発生した場合は，狭隘空間がある．そこで現在，災害現場において 2 次災害を に煙が充満することでカメラの視界が遮られ，探査伴わず情報を迅速に得る方法として，レスキュー機 活動の難易度が大幅に高くなる．
器やレスキューロボットの研究が盛んに行われていそこで本研究では，これらの問題を解決するため[1]～[4]る．特に災害探査用レスキューロボットの開発 に小型・軽量で船内も探索が可能なレスキューロボが盛んで，国内においては，Quince，UMRS，KOHGA ットの開発を目指す．しかし，実際に開発を行ってなど日本を代表するロボットが開発されている[5]～[7]．いく上で，再々に渡って船上で実験を行うことは，
また，
米国では軍事兵器である Talon，
PackBot，Matilda コスト的にもスケジュール的にも容易ではない．そなどの開発が行われている．我々も NEDO による" こで，波浪を再現するための疑似波浪発生ジンバル
戦略的要素技術開発プロジェクト"において，UMRS の開発を試みる．本論文では，このジンバルへの入の開発に参画し，現在も研究を継続中である[8]～[12]． 力データとして，小型センサユニットを用いた波浪
一方，海上に目を向けてみると海上を活動現場と データの取得方法について述べる．
するレスキューロボットの研究開発は鳴りを潜めている．平成 27 年 7 月 31 日に発生した北海道苫小牧２．波浪データ取得における課題
市の商船三井フェリー「さんふらわあ だいせつ」の火災事故は記憶に新しい．このような事故が頻繁に
波浪データの取得は，地面が固定された陸地から発生しているにもかかわらず，研究が活発化しない 計測する場合においては，位置の差分データが得ら大きな原因の 1 つとして，レスキューロボットの研 れることから容易である．しかし，実際には沖に出究開発の多くが教育機関によって行われていること た際の波浪データが必要であり，この方法を用いるが挙げられる．これは教育機関で海上実験を行うた ことはできない．そこで，位置情報以外の加速度や*情報工学科**技術支援センター

言平成 29 年 11 月 30 日受理

15
弓削商船高等専門学校

第 40 号(平成 30 年）

紀要

角速度などから波浪データを推測するほかない．そのため今回は，加速度，角速度，角度のそれぞれ 3軸，計 9 軸を有する小型センサユニットを想定して理論を確立する．
今回，推定するにあたって以下の 4 つの問題を解決しなければならない．

oPz ：g を含むセンサの z 座標（絶対座標系）
 o Px  s Px o 
s 
 Py   R R R  Py  oP 
 sP   cos s P  sin s P  sin s Pcos s P 00


①波浪による小型センサユニットの姿勢変化
常に小型センサユニットは，波によって揺れるため，その時々の姿勢を考慮しなければならない．
②重力加速度の影響
小型センサユニットの加速度成分には，重力加速度が含まれる（影響される）ため，重力加速度成分を除去しなければならない．
③直接的な位置情報の取得が行えない
先で述べたように，位置情報以外の情報から
波浪データを推定しなければならない．
④離散値しか得られないセンサから得られるデータが離散値であるた
め，連続データとしての補完処理が必要であ
る．

0

0
1 

 cos s P0  sin s P

0 sin s P 10 
0 cos s P 0010 cos s P  sin s P 



s
s
0 sin P cos P (1)

４．重力加速度の除去

３．加速度における座標変換

絶対座標系における加速度（式（1））より，重力加速度を除去することで，純粋な波の影響を得るこ小型センサユニットから得られた角度から，加速 とができる（式（2））．
度をセンサ座標系から絶対座標系に変換すると式 oPx ：センサの x 座標（絶対座標系）（1）が得られる．これにより，常に加速度を絶対座標系で捉えることができるため，疑似波浪発生ジン oPy ：センサの y 座標（絶対座標系）
バルの波浪データとして用いることができる．

g ：重力加速度（絶対座標系）
s

Px ：g を含むセンサの x 座標（センサ座標系）

s

Py ：g を含むセンサの y 座標（センサ座標系）

s

Pz ：g を含むセンサの z 座標（センサ座標系）

sP ：センサの x 軸の回転角度（センサ座標系）

sP ：センサの y 軸の回転角度（センサ座標系）

s

o

o

P ：センサの z 軸の回転角度（センサ座標系）
Px ：g を含むセンサの x 座標（絶対座標系）

Py ：g を含むセンサの y 座標（絶対座標系）

oPz ：センサの z 座標（絶対座標系）

 o Px  o Px o 
o  Py    Py   g
 o Pz  oP    o Px =  o Py  oP  g 
(2)
５．離散データを考慮した積分近似
式（2）で得られた波の加速度を積分することで，式（3）の速度を得ることができる．しかし，実際に

16
船舶探査用レスキューロボットの研究開発 －第 2 報：試作機開発のための基礎実験－

得られるセンサ値が離散データであることを考慮し， sP n ：n 番目のセンサの y 軸の回転角度
近似式を用いて式（4）とする．また，二重積分により位置は式（5）となる．
（センサ座標系）sooPˆx ：センサの x 座標の近似（絶対座標系）

P n ：n 番目のセンサの z 軸の回転角度（センサ座標系）

Pˆy ：センサの y 座標の近似（絶対座標系）
ooPˆz ：センサの z 座標の近似（絶対座標系）

o

Px 

Pˆx sn 0 cos P sin P sin P    s Pzn sin s P n sin s P n s s Pz  sin s P sin s Pn 0   s zn os s P n sin s P n cos s P n  cos P sin P cos P  dt
s

o

Py 

s

s

n 0

o

  P sin P cos P P  cos P cos P
s

s

x

s

s

y





s

s



 s Pz   cos s P sin s P  P sin P cos P 
s

n 0

s

xn

s

n

n



n 0


   s Pyn sin s P n sin s P n sin s P n n 0 sin s P sin s P cos s P  dtPz Pˆy    s Pyn cos s P n cos s P n  sin s P sin s P sin s P 

o

n



s

s

n 0

s

n

   s Pyn cos s P n sin s P n sin s P n 

 Py   sin P cos P
s

s

xn

n 0

s

s

s



x

s

  P cos P cos P   s yn n s P n cos s P n   P cos P cos Ps  s zn os s P n sin s P n 
n 0

s
s
   Px sin P   s Pzn sin s P n sin s P n cos s P n 

 s Py cos s P sin s Pn 0

 s Pz cos s P cos s P  g  dt



o

(3)

Pˆz    s Pxn sin s P n n 0   s Pyn cos s P n sin s P n s

Pxn ：n 番目の g を含むセンサの x 座標
（センサ座標系）

s

Pyn ：n 番目の g を含むセンサの y 座標
（センサ座標系）

s

Pzn ：n 番目の g を含むセンサの z 座標
（センサ座標系）

s

P n ：n 番目のセンサの x 軸の回転角度（センサ座標系）n 0   s Pzn cos s P n cos s P n 
n 0

 ng
(4)

17
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号(平成 30 年）

技術の開発，日本ロボット学会誌，Vol.23，
No.5，pp.541～543，(2005)  oˆ   Pxn o ˆ Px   n 0o    o ˆ  Pˆy     Pyn  o ˆ   n 0 Pz    o ˆ   Pzn  n 0(5)[2]

国際レスキューシステム研究機構：レスキューロボット等次世代防災基盤技術の開発 H14～17 報告書，大都市大震災軽減化特別プロジ
ェクト，(2003-2006)[3]

文部科学省大都市大震災軽減化特別プロジ
ェクト：レスキューロボット等次世代防災基盤技術の開発，総括成果報告書，(2007)

６．連続データの補完

小型センサユニットのサンプリング周期では，十分な連続性を確保できないため，式（5）の離散デー [4] 横小路 泰義：レスキューロボットの操縦イ
タから連続データへと補完が必要となる．そこで補ンタフェース -大大特「ヒューマンインタフ
完方法として，波の波形が未知でも補間可能な区分ェースグループ」の研究紹介-，日本ロボット
的多項式曲線補間とニュートン補間，ラグランジュ
学会誌，Vol.22，No.5，pp.566-569，(2004)
補間の 3 つが挙げられる．その中でも，プログラム上の処理において，蓄積誤差が最も小さくなるラグ [5] 田所 諭：閉鎖空間内高速走行探査群ロボッ
ランジュ補間（式（6））を用いることが望ましい．
ト，日本ロボット学会誌，Vol.27，No.10，
pp.1107-1110，(2009)vn ：n 番目のサンプルデータ[6]

佐藤 徳孝，松野 文俊：レスキューロボット
遠隔操縦インタフェース技術，日本ロボット
学会誌，Vol.28，No.2，pp.156-159，(2010)[7]大野 和則，城間 直司：レスキューロボットの遠隔操縦支援技術，日本ロボット学会誌，
Vol.28，No.2，pp.160-163，(2010)[8]前田 弘文，藤田 和友，伊藤 嘉基，小林 滋，
高森 年：遠隔協調作業を目的とした共通マニ
ピュレータの研究開発，第 14 回システムイン
テグレーション部門学術講演会（SI2013），
pp.1133-1136，(2013)[9]竹本 怜央，藤田 和友，伊藤 嘉基，前田 弘
文：小型制御基板を用いたマニピュレータ制
御，日本機械学会中国四国学生会第 44 回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集，613，(2014)

tn ：n 番目のサンプリング周期f  x 

vn  t  tn 1  t  tn  2 
 tn  tn1  tn  tn2 vn 1  t  tn  t  tn  2 
 tn1  tn  tn1  tn2 vn  2  t  tn  t  tn 1  tn2  tn  tn2  tn1 
(6)
７．結

言

今回我々は，ジンバルへの入力データとして，小型センサユニットを用いた波浪データの取得方法について述べた．今後は，実際に小型センサユニットを用いて，実機による検証を行い，実用化に向けて開発を進めていく予定である．
[10] 前田 弘文，伊藤 嘉基，小林 滋，高森 年：
遠隔協調作業を目的とした共通マニピュレー
参考文献
タの改良，第 15 回システムインテグレーショ
ン部門学術講演会（ SI2014），pp.238-243，(2014)[1] 田所 諭：文部科学省大都市大震災軽減化特別プロジェクト：ロボット等次世代防災基盤

18
船舶探査用レスキューロボットの研究開発 －第 2 報：試作機開発のための基礎実験－[11] 前田 弘文，伊藤 嘉基，黒住 亮太，小林 滋：
災害探査活動支援用マニピュレータの研究開発 －第 1 報：マニピュレータの開発－，弓削
商船高等専門学校紀要，Vol.37，pp.80-84，(2015)[12] 前田 弘文，伊藤 嘉基，黒住 亮太，小林 滋：
災害探査活動支援用マニピュレータの研究開発 －第 2 報：ROS を用いたプログラムのモ
ジュール化－，弓削商船高等専門学校紀要，
Vol.38，pp.35-38，(2016)

19

配管検査ロボットに関する研究開発－第 4 報：自己位置推定に関する提案－
前田 弘文*・伊藤 嘉基**Research and development about a piping inspection robot－Report 4: Proposal of localization－
Hirofumi Maeda*
Abstract
This paper describes study and development of a piping inspection robot. Maintenance of drainpipes isessential and has to be performed regularly. Accordingly, we have been developing a small robot which isconvenient to carry. To enable the robot to run in several types of pipes, self-localization is required toprevent itself from tumbling. A basic summary of the robot and the methods of self-localization are
described in this paper.
１．緒言

我国では昭和 40 年代以降，下水道事業の実施都市が急増し，各地で下水道整備の普及が促進されてきた．これまでに全国の下水道施設は，管路総延長約460,000 [km]，下水処理場数約 2,200 ヶ所となっている．そのため，管理施設の増加とともに，長期使用
施設の老朽化が顕在化している．下水管渠の標準的耐用年数は 50 年とされており，すでにこの年数を超える下水管渠の延長は約 10,000 [km]以上となっている．また，管渠布設後 30 年が経過すると道路が陥没する箇所が急増する傾向もある．このような背景から，排水管・下水管の維持管理は重要であり，継続的に行っていかなければならない．しかし，実際に管内を検査する作業は，人が行うには過酷であり，検査範囲も広大である．そこで，近年ではロボットを用いた検査が活発に行われている．ところが，これらのロボット検査にも問題があり，有線による外部制御・外部電源が主流であることから，ロボット
システム全体が大掛かりなものとなっている．そのため，メンテナンス性が悪く，高価なシステムとなっている．
そこで，本研究ではこれまで研究してきたレスキューロボットのノウハウを活かし[1], [2]，自律で持ち運びが容易な小型配管検査ロボットの開発を行ってきた[3]～[7]．小型配管検査ロボットは，安価で軽く，持ち運びが容易である．また，自律制御で検査を行う
ために，複数の配管を同時に検査できるという大き*情報工学科**技術支援センター

な特徴を有している．しかし，ロボットが小型であることから，転倒を防止するためにタイヤ交換を行
い，複数の管径に対応しなければならない．このことは，タイヤ交換によるタイムロスだけでなく，交換時の部品の紛失，タイヤ・交換工具の運搬，コストなど数多くの問題を抱えることに繋がった．そこで我々は，直進制御によってロボットの転倒を防止することで，1 種類のタイヤで複数の管径に対応する方法を提案した．本論文では，直進制御を行うために必要となる自己位置推定について述べる．
２．小型配管検査ロボット
小型配管検査ロボットを図 2-1 に示す．

図 2-1 小型配管検査ロボット

平成 29 年 11 月 30 日受理

20
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号(平成 30 年）

この小型配管検査ロボットは直径 150 [mm]もしく 行う．
は 200 [mm]の配管内を撮影しながら異常箇所を検査 ⑤始点検知する．また，マンホールの真下を検知し，検査開始 後方上部の距離センサによって検査開始地点を検知
地点に戻ってくる．さらに，障害物を検知した場合 した場合，ロボットの動作を停止し，無線 LAN よっは，その障害物を押しのけることができるか判断し， て地上に設けた PC（作業者）に停止したことを通知
不可能な場合は検査を中断し帰還する．以下に，動 した後，待機する．
作手順の詳細を示す（図 2-2）．
①発進
まず，ロボットの電源は予め地上にて入れておく．
次にロボットを発進させるが，その方法には 2 つある．1 つ目は，地上にいる作業者がワイヤーによってロボットを配水管に下ろし，地上に設けた PC から無線 LAN によってスタート信号を送信する方法である．
2 つ目は，作業者がロボットを持った状態で直接階段を降り，ロボットを設置した後にロボット上部に設置されたスタートスイッチを押す方法である．また，
1 つ目の方法については，カメラ映像を PC 画面に映し出す機能も搭載している．これは，地上から設置する際のサポートとして用意しているものである．
なお，スクリーニング検査中の画像表示については，
家庭用無線 LAN の通信距離が最大 40 [m]であることから行うことができない，またスタンドアローンで処理を行うため，その必要もない．

図 2-2 動作手順

３．小型配管検査ロボットの自己位置推定②前進および管内撮影
小型配管検査ロボットの検査対象は，硬質ポリ塩
ロボットは前進しつつ，管内を撮影する．その際， 化ビニル管などで，壁面にタイヤが乗り上げ，転倒
検査終了地点を検知するために，前方上部に取り付 する恐れがある．そのため，従来の配管検査ロボッけられた上方向への距離センサを作動し，壁面との トでは配管の管径に合わせたおわん型のタイヤに変距離を随時計測している．なお前進動作には，継ぎ 更することで転倒を抑制し，人がモニタ越しに遠隔目の段差や陥没・へどろによるスリップなどでロボ 操作することで転倒を防止してきた．そこで，我々ットが転倒しないための直進制御を組み込んでいる．は小型配管検査ロボットに直進制御を組み込むこと
制御方法については，後で詳細に述べる．また，進 で，これまで人がモニタ越しで行ってきた遠隔操作
行途中に障害物がある場合，一定力で一定時間，障 を自動化することで，完全なスタンドアローンを実
害物を押し付けることで，それ以上の前進が可能で 現した．しかし，現在実装されている直進制御では，あるかの判断を行う（前方接触センサを使用）．前進 従来のロボットと同じく，配管の管径に対応するタが不可能な場合においては，管内撮影を中止し動画 イヤに交換しなければ転倒を防止することはできなを保存した後，後進動作に入る（④へ移行）．
い．そこで本論文では，直進制御の精度向上に必要となる小型配管検査ロボットの自己位置推定につい
③終端検知
て示す．
②の距離センサによって検査終了地点を検知した場
合，管内撮影を中止し，動画を保存した後，後進動 ３．１ 重力加速度に関する条件式
作に入る．
小型配管検査ロボットには，加速度センサを搭載しており，そのセンサ値より重力加速度方向を算出することができる．この重力加速度方向から④後進
後進時は，直進時同様，直進制御を行いながら後方 配管内におけるロボットの姿勢（ロール，ピッチ）
上部の距離センサによって，検査開始地点の検知を は，式(1)の条件式を満たす．なお，それぞれの変21
配管検査ロボットに関する研究開発－第 4 報：自己位置推定に関する提案－数は以下と定義する．

 r ：x 軸の回転角度（絶対座標系）

o

o

o

pi

 r ：y 軸の回転角度（絶対座標系）

 cos o r  sin o r 0 r ：z 軸の回転角度（絶対座標系）

oo

xr ：ロボットの x 座標（絶対座標系）

o

yr ：ロボットの y 座標（絶対座標系）

o

zr ：ロボットの z 座標（絶対座標系）

 o xi    o yi  (i  f l , f r , bl , br )
 o zi   sin o r
cos o r
0

0

0
1 

 cos o r 0
  sin o r0 sin o r 
1
0 
0 cos o r 001
 0 cos o  sin o rr 0 sin o r cos o r 
 r xi   o xr r  o  yi    yr  r zi   o z r    f l ：ロボットの左前輪
f r ：ロボットの右前輪
bl ：ロボットの左後輪

br ：ロボットの右後輪(1)

３．２ タイヤの接地点に関する条件式
小型配管検査ロボットは，配管検査中にタイヤが管の壁面に接触する．しかし，配管が円柱であるため，全ての 4 つのタイヤが接地することはな
く，通常は 3 点，ロボット本体が振動している際は 2 点のみが接地する．なお今回は，振動時は考慮しないため，接地は 3 点とし，円の公式より式(2)の条件式を満たすものとする．なお，それぞれの変数は以下と定義する．

oxi ：ロボットのタイヤの x 座標（絶対座標系）

oyi ：ロボットのタイヤの y 座標（絶対座標系）

ozi ：ロボットのタイヤの z 座標（絶対座標系）

r

xi ：ロボットの x 座標（ロボット座標系）

r

yi ：ロボットの y 座標（ロボット座標系）

r

zi ：ロボットの z 座標（ロボット座標系）

syi ：ロボットのタイヤの y 座標（パイプ座標系）

r

ax ：加速度センサの x 成分（ロボット座標系）

szi ：ロボットのタイヤの z 座標（パイプ座標系）

r

a y ：加速度センサの y 成分（ロボット座標系）

rs ：パイプの半径raz ：加速度センサの z 成分（ロボット座標系）

 s ：地面に対するパイプの傾き r   tan

o

o

r

ay

r

az

r

a
az

1

 r   tan 1 r x

s

yi 

 x cos   y
r

o

i

r

r

i

 r zi cos o r sin o r  sin o r
  r yi cos o r  r zi sin o r  cos o r
 o yr

22
弓削商船高等専門学校

s

zi 

 y cos  sin r

紀要

第 40 号(平成 30 年）

o

i

r

４．結

s

 r zi sin o r sin  s  sin o r

本論文では，小型配管検査ロボットの自己位置推
定について述べた．また，自己位置推定を実現する上で必要となる条件式についても述べた．
今後は，小型配管検査ロボットに実装の上，直進制御の精度向上を行っていく予定である．

   r xi cos o r sin  s
 r yi sin o r sin o r sin  s

 r zi cos o r sin o r sin  s  cos o r
  r xi sin o r cos  s

参考文献

 yi sin  r cos  r cos  sroo r zi cos o r cos o r cos  s   o zr cos  s

rs2  s yi2  s zi2

[1]

(2)

３．３ x 成分の取り扱い[2]
3.1，3.2 より，未知変数 6 つに対し，条件式が 5つ導出できた．そこで，未知変数の 1 つである．
小型配管検査ロボットの x 成分（x 軸は配管内におけるロボットの進行方向）について考える．x
成分は検査時に小型配管検査ロボットが実際に進 [3]んだ距離を意味する．そのため，x 成分は小型配管検査ロボットに搭載されたエンコーダによって，オドメトリから別途算出することができる．そこで，x 成分を原点座標に常に重ねる（x 成分を無視する）ことで未知変数を 5 つに減らすことができ， [4]その結果 5 つの条件式より自己位置推定が可能となる．
しかし実際には，式(2)の円の公式の中に三角関数が含まれることから，解を求めることができな
い．そこで，数値解析によって oγr を求めた（図 3-1）． [5]20000

前田 弘文，五百井 清，大坪 義一，小林 滋，
高森 年：レスキューロボットにおけるデバイ
ス管理を容易にするためのミドルウェア開発，
日本機械学会講演論文集 No.115-1，p.123～
124，(2011)
前田 弘文，小林 滋，高森 年：レスキュー
ロボットにおけるデバイス管理を容易にする
ためのシステム開発，弓削商船高等専門学校
紀要 第 34 号，pp.48～53，(2012)
二宮 綾香，藤田 和友，佐々木 俊一，後藤 幹雄，前田 弘文：配管検査ロボットのための試作機設計，日本機械学会第 43 回学生員卒業
研究発表講演会講演前刷集，716，(2013)
藤田 和友，伊藤 嘉基，前田 弘文：配管検査ロボットのためのモジュール化，第 14 回
システムインテグレーション部門講演会(SI2013)，pp.1297～1300，(2013)
藤田 和友，佐々木 俊一，後藤 幹雄，伊藤 嘉基，前田 弘文：モジュール化による配管検査
ロボットの小型化，日本機械学会第 44 回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集，613，(2014)

15000

2

差分 [mm ]

言

10000

[6]

前田 弘文，河村 拓弥，藤田 和友，伊藤 嘉基，佐々木 俊一，後藤 幹雄：配管検査ロボットに関する研究開発 -第 1 報：小型化のための試作機設計-，弓削商船高等専門学校紀要
第 36 号，pp.79～82，(2014)[7]前田 弘文，伊藤 嘉基，佐々木 俊一，後藤 幹

5000

0
-30.0

0.0

30.0

角度 [degree]

図 3-1 数値解析

23
配管検査ロボットに関する研究開発－第 4 報：自己位置推定に関する提案－

雄：配管検査ロボットに関する研究開発 -第2 報：メンテナンス向上のための試作機設計-，
弓削商船高等専門学校紀要第 37 号，pp.75～
79，(2015)

24

Cindyscript での整列演算
久保

康幸 ＊

On sort operator of Cinsyscript
Yasuyuki Kubo ＊Abstract
I compared how to arrange by multiple conditions with the sort operator of Cindyscript.

１. はじめに

KeTCindy で成績処理のページ [1] では，得点は高い順（降順），同じ得点の学生は学籍番号を昇順に並べるため reverse を使ったり，100 から引いた得点でソートしたりしている．ここで，疑問は，なぜ一度に複数の条件で並べ替えなかったのかということである．

の CindyScript のマニュアル (Page last modified

on Wednesday 17 of August, 2016.) である．日本
語に翻訳する前のマニュアル（英語版）は，ローカル
ファイルとしてのマニュアル (Page last modified

on Monday 14 of July, 2014.) を参照した．最新版を確認するためサイトの接続を試みたが，以前は接続できたサイトが，現在は接続できない．

用意した cdy ファイルにデータを入力して，動作表1を確認すると，CindyScript のソート演算子は，指Orgdata

定された条件以外については，元の順序を維持してOrgdata="

いると言うことである．用意した３つの条件を順に

学籍番号

受検者

第１回

第２回

第３回

使ってソートすることにより，それが確認できた．

160101160102160103160104160105160106160107160108160109160110160111160112160113160114160115160116160117160118
";

氏名 01

60
60
60
40
40
40
50
50
50
60
60
60
40
40
40
50
50
50

75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65

63
60
33
42
45
37
41
43
69
63
60
33
42
45
37
41
43
69

この性質を利用して，[1] の例では，用意したデータが始めに学籍番号の若い順（昇順）に並んでいるから，ソートを１つの条件で行なっていると考えられる．これは，「学籍番号の若い順に並んでいる」という暗黙の条件を利用している．今回は，暗黙の条件を仮定しないで，複数の条件をすべて明示した命令でのソートを目指す．つまり，初めのデータが学
籍番号の若い順番になってなくとも，得点と学籍番
号という２つの条件でソートしたいなら，もし，学籍番号の若い順番にソートされている可能性が高い
データであっても，学籍番号によるソートをしてから，得点による並び替えをするということで，目的の順番に並び替えることが出来る．
こ の 論 文 で は ，複 数 条 件 を 明 示 的 に 利 用 し た
ソートの方法を比較した．なお，動作を確認したのは，Cinderella（version 2.9 build 1898）に付属の CindyScript であり，マニュアルは，その Cin-derella のメニューから呼び出される Cinderella マ

氏名 02
氏名 03
氏名 04
氏名 05
氏名 06
氏名 07
氏名 08
氏名 09
氏名 10
氏名 11
氏名 12
氏名 13
氏名 14
氏名 15
氏名 16
氏名 17
氏名 18

ニュアルのリンク先にあるローカルファイルとして＊ 総合教育科

平成 29 年 11 月 30 日受理

25
弓削商船高等専門学校 紀要 第 40 号 (平成 30 年)

２. 並び替えデータの準備
上のようなデータ（表１）を用意した．
このデータは，第１回の得点が 3 人ずつ 60 点，
40 点，50 点として得点が高い順でも低い順でもな
いようにした．それぞれの 3 人は，75 点，85 点，65点ずつとして 3 人の中でも，得点が高い順でも低い
順でもないようにした．最初の 9 人をコピーして，3 回の得点が同じ受験者が複数いるようにした．それらは学籍番号か氏名によってのみ区別される．
用意した表１のデータを CindyScript が扱う型に直すため，KETCindy の命令で，datalist=Tab2list(Orgdata);
data=datalist_(2..length(datalist));を実行したものが表２の data である．

CindyScript の演算子 sort をデータ data に対して実行する．なお，2 行目の命令は，項目の行を除外して並べ替えるため datalist の 2 行目以降をdata とするという内容である．

表2

３. 複数の条件による並び替え用意した data を第１回の得点（第 3 番目の値）
で昇順に並べ，それが同じなら，第２回の得点（第4 番目の値）で昇順に並べる．そして，それらが同じ受検者を学籍番号（第 1 番目の値）の逆順（降順）に並べることで，ソート演算子 sort の動作を確認した．その方法を下に紹介する．
３. １

ソートを繰り返す[1] の例から確認できるように，CindyScript のソート演算子は，指定された条件以外については，元の順番を維持しているから，複数の条件を逆の順番に適用してソートを繰り返せば良い．
目的とする順番のため，まず，次の命令で学籍番
号の逆順に並べる．学籍番号をそのまま比較して並べ替えると，番号の若い順になり変化しないので，

dt=sort(data,-1*(#_1));
これによって，得られるデータ dt は，次のようになる（表３）．

data（項目行を除外）

data="
160101 氏名 01
160102 氏名 02
160103 氏名 03
160104 氏名 04
160105 氏名 05
160106 氏名 06
160107 氏名 07
160108 氏名 08
160109 氏名 09
160110 氏名 10
160111 氏名 11
160112 氏名 12
160113 氏名 13
160114 氏名 14
160115 氏名 15
160116 氏名 16
160117 氏名 17
160118 氏名 18
";

60
60
60
40
40
40
50
50
50
60
60
60
40
40
40
50
50
50

75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65
75
85
65

63
60
33
42
45
37
41
43
69
63
60
33
42
45
37
41
43
69

表3

dt="
160118160117160116160115160114160113160112160111160110160109160108160107160106160105160104160103160102160101";dt（学籍番号を降順）

氏名 18
氏名 17
氏名 16
氏名 15
氏名 14
氏名 13
氏名 12
氏名 11
氏名 10
氏名 09
氏名 08
氏名 07
氏名 06
氏名 05
氏名 04
氏名 03
氏名 02
氏名 01

50
50
50
40
40
40
60
60
60
50
50
50
40
40
40
60
60
60

65
85
75
65
85
75
65
85
75
65
85
75
65
85
75
65
85
75

69
43
41
37
45
42
33
60
63
69
43
41
37
45
42
33
60
63

次に，第 4 番目の値で昇順に並べ替える．

dt=sort(dt,#_4);

26
Cindyscript での整列演算という命令により，次のように dt が変化する（表４）．

比較すれば，まず A の得点で比較して，それが同じなら B の得点を見て並べることが出来る．これのdt は，4 番目の値で昇順に並び，4 番目の値が同じものは 1 番目の値で降順に並んでいる．
最後に最も優先度の高い 3 番目の値で昇順に並べる．今の dt に対して，さらに次の命令

dt=sort(dt,#_3);

欠点は，どんどん数値が大きくなることである．
それを回避する方法として，プログラムの確認における視認性の問題を考えなければ，A の得点を1000 倍する代わりに B の得点の最大値より大きい
数値（例えば 100）をかけて，B と加えることも出来る．この考え方でプログラムを書いた例を紹介すを実行する．これで，次のように目的の順番にることはやめて，代わりに，次のような例で済ます．

A, B どちらのリストにある値も，すべて 5 よりなっている（表５）．

小さな自然数とする．5 は，B のリストの最大値よ
表4dt="
160118160115160112160109160106160103160116160113160110160107160104160101160117160114160111160108160105160102";dt（表３の dt を加工）

氏名 18
氏名 15
氏名 12
氏名 09
氏名 06
氏名 03
氏名 16
氏名 13
氏名 10
氏名 07
氏名 04
氏名 01
氏名 17
氏名 14
氏名 11
氏名 08
氏名 05
氏名 02

50
40
60
50
40
60
50
40
60
50
40
60
50
40
60
50
40
60

65
65
65
65
65
65
75
75
75
75
75
75
85
85
85
85
85
85

69
37
33
69
37
33
41
42
63
41
42
63
43
45
60
43
45
60

このように，ソートの条件を重ねるだけで，複数条件によるソートができる．おそらく，これが最も単純な考え方であるが，命令を繰り返すのでプログ
ラムの評価は低いと思う．なお，マニュアルを見てり大きく，5 進数で考えたとき，A からの値を前の桁，B からの値を後ろの桁という 2 桁の数として考えれば，A による値でソートした後，それらが等しい場合に B の値でソートすることになる．

表5

dt="
160115160106160113160104160114160105160118160109160116160107160117160108160112160103160110160101160111160102";dt（表４の dt を加工）

氏名 15
氏名 06
氏名 13
氏名 04
氏名 14
氏名 05
氏名 18
氏名 09
氏名 16
氏名 07
氏名 17
氏名 08
氏名 12
氏名 03
氏名 10
氏名 01
氏名 11
氏名 02

40
40
40
40
40
40
50
50
50
50
50
50
60
60
60
60
60
60

65
65
75
75
85
85
65
65
75
75
85
85
65
65
75
75
85
85

37
37
42
42
45
45
69
69
41
41
43
43
33
33
63
63
60
60

も，元の順番をなるべく活かすとは明示していないが不安である．
３. ２

数値を加える (1)３. ３

数値を加える (2)

前の方法は，並び替えの条件が数値の場合に限ら

例えば，2 つの科目 A, B の得点が，それぞれ 100

れる．次のように修正することで，並び替えの条件

点以下と決まっているなら，それぞれの数値は 3 桁が数値でない場合にも複数の条件によるソートがで以下である．科目 A の得点で並び替えたとき，同じきる．なお，もともとのソート演算子は，マニュア

点数なら，さらに科目 B の得点を見て並び替えたい

ルによると「慣例として次の順序があります。ブーとするなら，A の得点に 0 を 3 つ続けて（つまり，

ル値 < 数 < 文字列 < リスト」となっており，数得点を 100 倍して），B の得点を足す．その数値を値以外も並び替えが出来る．数値でないものを複数

27
弓削商船高等専門学校 紀要 第 40 号 (平成 30 年)の条件で並び替えるとき，先の節の方法は，すぐにそれらをペアにして，複素数にしてから，並び替えは使えない．そこで，数値でないものの条件についをすれば良いことが分かる．

ては，順位をつけて数値化すれば良い．なお，[1] でつまり，2 つの条件をペアにして，複素数にしては並び替えを利用して順位をつけている．並び替え

比較すれば，まず実部の順序で並べて，実部が同じをせずに順位をつけるのに，CindyScript に関数がなら虚部の順序になるのと同様に，まず最初の要素用意されてないから，少し準備が必要だが，それにを比較して，最初の要素が同じなら，第２の要素のついては，別の機会に紹介する．

順序にするということで，目的とする順序になる．

３. ４

文字列として扱う

並び替えの条件に文字列のリストを含む場合に，順位付けをして数値化するのは，煩雑である．もし，数値のリストがけた数が揃っているなら，逆に，数値の方を文字列化すれば良い．複数の条件によるソートをしたければ，それらの文字列を繋げれば良い．ただし，文字列のリストも文字列の長さが揃っていることが条件になる．
値を文字列に直す演算子 text と文字列の結合 +を組合せて，例えば，次のような命令を実行する．

dt=sort(data,text(#_3)+text(#_4)+text(170000-(#_1)));

しかし，この方法は，今回のような 3 つの条件を見て並び替えるのには使えない．
そこで，複素数に変換することなく，リストそのものを比較してみてはどうだろうか．ただし，マニュアルの説明のリストの部分を読む限り，条件をリストにすると，リストにした条件の第 1 の要素だけを見てソートすると考えられる．マニュアルには，条件をリストにした例はない．
念のため，英語版のマニュアルから，この部分を引用する．

Two lists are compared by the first entry
in which they diﬀer.
英語版を読んでも，日本語版と異なる内容には受

ここでの注意点は，学籍番号（第１番目の値）を降順にするため，170000 から引いていることである．学籍番号の最大値が 170000 より小さいことをけ取れない．
今回のデータで，リストを比較する方法を確認するため，次のような命令を実行した．

利用して，逆の順番にした．
３. ５

条件をリストにする

dt=sort(data,[#_3,#_4,-1*(#_1)]);

これまでに紹介した方法の不満を一気に解決する

なお，3 つ組みリストの 3 番目だけ-1*(#_1) と方法として，条件をリストにして比較する方法が考いうようにしたのは，第 1 番目の値を降順にするた

えられる．

めである．文字列の結合の場合と違って，第 1 番目

まず，マニュアルの説明を引用する．

CindyScript においては、すべての要素は
どんな２つの要素でも比較できるような自然な順序を有します。２つの要素は等しいか、どちらかが大きくなります。実数では通常の数の順序です。文字列では辞書順です。複素数はまず実部の順序で並べ、実部が同じなら虚部の順序になります。 リストは、最初の要素を比較します。さらに、慣例として次の順序があります。
ブール値 < 数 < 文字列 < リストの値の最大値を気にすることなく，負の数にするだ
けで良い．
この命令の実行により，目的とする並び替え（表５と同じもの）を得た．
４. まとめ
今回，確認したなかでは，最後の方法が最も良いと考える．その次は，プログラムの行数が多くなる
が，最初に紹介した命令を重ねる方法である．ただし，与えられたデータがある順番で並んでいることを期待せず，並び替えに使う条件は，すべて命令として明示しておくことにする．

なお，CindyScript での複素数は，a+i*b というまた，どちらの方法も，マニュアル（ローカル

ように表したものを指す．演算子 complex により，ファイル）に示されていない性質を用いている．

ユークリッド座標系はガウスの複素数平面と同一視

Cinderella Japan 代表の入谷昭先生に会ったときされ，点 [a,b] は複素数 a+i*b に変換される。

に確認することにする．

これらを組み合わせて考えれば，ソートに使いた

今回，このように演算子の動作を確認するために

い 2 つの条件に使う項目の値が数値なら，いったんスクリプトを書くには，KETCindy によるデータ処

28
Cindyscript での整列演算
理に関する [2] および，その経験が役に立った．また，このような複数条件によるソートは，入谷先生のサイト [1] だけでなく，CDC を用いた実験授業[3] でのデータ整理における要請もあった．
今回の動作確認は，KETCindy の上で行なった．
最近の KETCindy については，[4] に紹介されているように R 対応が進められているが，演算子 sort
は CindyScript 上のものなので，その影響はない．
参考文献および参考 URL[1] 入谷昭 : 成績処理 (https://sites.google.
com/site/ketcindy/home/cdv/shi-yan)[2] Y. Kubo : Data processing with KETCindy,
LNCS, vol.10407 IV,pp.240-250(2017).
[3] 西浦孝治ほか : 共同研究成果報告書, 豊橋技科
大高専連携教育プロジェクト 2016, (2017).
[4]「Ketpic.com」(http://ketpic.com/)[5]「Cinderella」 (http://www.cinderella.de/tiki-index.php)[6]「CinderellaJapan」(https://sites.google.
com/site/cinderellajapan/)29

学生による展開の視覚化について
南郷 毅*

Visualization of Expansion by Students
Tsuyoshi Nango*
Abstract
In this study, the author considers the visualization of expansion by students. The author analyzes therelationship between students' drawing of expansion and exam scores. The author found that students taking lowscores in the exam tend to draw pictures expressing relationships of learning matters.
１．はじめに

２．学生による展開の視覚化

筆者は南郷[1]において，情報工学科１年生の学生 ２．１ 実践の状況
による因数分解の視覚化と試験における因数分解問実践を実施したクラスは，本校の商船学科１年生
題の正答状況を検討し，次を主張した．
（45 名（男子 37 名，女子 8 名））である．入学時の学（１）因数分解問題の正答数が多い学生（７問中６力が例年に比して著しく低く（過去５年で最低），基問以上）は，手順記載型の図を作成する傾向
礎的な学力が不足した学生が多いクラスである．
展開単元として 90 分×２回の授業を実施後，展開があること．
のまとめ演習の授業 90 分×１回を設定し，その時間（２）因数分解問題の正答数が少ない学生（７問中内で学生による展開の図を作成させる視覚化を実施
３問以下）は，関連記載型の図を作成する傾向があること．
した．視覚化を開始する前に，展開の単元で学んだこ（３）関連記載型の図をしっかりと作成できていてととしてる，即ち，学習事項の構造が理解できている・分配法則を利用するとしても，問題が解けるとは限らないこと．
・乗法公式を使う（４）学習事項の視覚化を伴う指導には，手順記載
・置き換えを使う
型のような動作を表す図と関連記載型のよう・−1 でくくるな構造を静的に表す図の双方が必要であるこ・順番を変えると．
を列挙し，展開をするにあたって，これらをどの順番
筆者は，主張（１）（２）（３）について，因数分解 で使うとよいのか，また，これらの５つの学習事項のだけでなく，他の分野でも同様の主張ができるのかと 関連はどうなっているのかを考え，展開を視覚化していうことに興味を持った．
みるよう指示した．視覚化にあたっては，図に拘らず，
本研究の目的は，商船学科１年生の学生が展開分野 表や文字も用いてよいとした．また，南郷[1]と同様の視覚化として作成した図の特徴と展開分野の理解 に，図の描き方，文字の書き込み方，表の作成方法な度との関連を調べ，視覚化を伴う指導の改善を図るた どの表現方法は指導していない．正解がある課題ではないので，自由に表現するように指示した．学生に展めの知見を得ることである
本研究では，学生が展開の視覚化として作成した図 開を視覚化させたのちに，４名の学生に展開の視覚化の特徴を， 1 年生前期中間試験の展開分野の正答数 として作成した図を説明させ，それぞれの図の意味すとともに分析する．また，主張（１）（２）（３）が， るところをクラス全体で共有した．また，それらを題展開においても同様に主張できるかについて検討す 材に手順記載型，関連記載型の分類について説明を行る．
った．共有の様子を図１に示す．
本研究の位置付けは，南郷[1]の主張の補完である．
*総合教育科

平成 29 年 11 月 30 日受理

30
弓削商船高等専門学校

図１ 共有の様子

紀要

第 40 号（平成 30 年）

図２は乗法公式で展開できないのであれば置き換え等の手法の適用を試みる，それでも展開できない
なら分配法則で展開する，という手順が明確にわかる．展開するという動作を表す図である．
関連記載型は，関連があると考えられる展開の手法を線や矢印で結んだ図とする．展開をする手順ではなく，手法間の繋がりが重視されていると考えられる図である．コンセプトマップと呼ばれる図の一つである．関連記載型の例を図３に示す．

２．２ 学生の作成した展開の図
学生の作成した展開の図は，展開の手順を記載した
図，展開の手法の関連を記載した図，展開手法の利用のしやすさを記載した図の３タイプに分類できる．南郷[1]と同様の用語を用いることとし，展開の手順を記載した図を手順記載型，展開の手法の関連を記載した図を関連記載型と呼ぶ．また，南郷[1]にはなかっ
図３ 関連記載型
た，展開手法の利用のしやすさを記載した図を，便利度記載型と呼ぶ．以下に，分類した各図の詳細を述べるとともに具体例をあげる．
手順記載型は，展開の手順について矢印等を用い
図３は，展開を２系列に分けて，それぞれの関連て記載されている図である．展開の手法間の関連でする事項を線で結ぶことで表現している．展開の構はなく，どのような手順を取れば展開ができるかが造を表す図である．
明確にわかる図である．手順記載型の例を図２に示
便利度記載型は，５つの手法の使いやすさを表した
す．
図である．使いやすい，簡単，解ける問題が多いなどの記述がある図である．便利度記載型の例を図４に示す．

図４ 便利度記載型

図２ 手順記載型

図４は学生にとって使いやすい順に展開の手法を並べている．便利度記載型は，南郷[1]においては登場しない図である．
それぞれの図を単独で作成した学生もいれば，複数31
学生による展開の視覚化について（南郷）の図を作成した学生もいる．学生による図の作成状況 生について正答数が少ない学生は，それぞれ，32 名中11 名(34.3%)，15 名中６名(40.0%)である．手順記載
を表１にまとめる．
表１ 学生による図の作成状況
型の図を作成できる学生は，他の図を作成した学生よ
りも正答数が少ない割合が低い傾向がある．
項番
図 の 種 類
人数
Ⅰ

手順記載型

２人

Ⅱ

関連記載型

２１人

Ⅲ

便利度記載型

６人

Ⅳ

ⅠとⅡ

３人

Ⅴ

ⅠとⅢ

１人

Ⅵ

ⅠとⅡとⅢ

２人

Ⅶ

ⅡとⅢ

６人

Ⅷ

その他

４人

表２ 正答数別の学生による図の作成状況
作成した図の種類
正答数
Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

Ⅶ

Ⅷ

８問

0

1

1

1

0

0

0

1

７問

0

3

2

0

0

0

0

0

６問

1

4

0

1

1

1

2

1

５問

0

6

1

1

0

1

0

0

４問

0

4

2

0

0

0

4

0

３問

0

2

0

0

0

0

0

1

２問
1
1
0
0
0
0
0
学生が展開の視覚化として作成した図を，前期中間試験の展開分野の正答数とともに分析する．
（注）表中のⅠ〜Ⅷは表１の項番Ⅰ〜Ⅷに対応

1

３．分析と考察

正答数 1 問 0 問の学生は０名のため記載していない

３．１ 前期中間試験の展開分野の問題
前期中間試験では８問を出題した．各問題で問うている事項は次のとおりである．
この点は，南郷[1]の結果と合致する．
（１）+と-が異なる式の展開ができるか
一方で，展開の正答数が多い学生には，手順記載型（２）乗法公式が適用できるかの図を作成した学生だけではなく，関連記載型や便利（３）３乗の展開公式を適用できるか度記載型の図を作成した学生も多数いる．展開におい（４）２項×３項に，公式または分配法則を適用でては，主張（１）を主張できない．
きるか
正答数が少ない学生 16 名の内 11 名が関連記載型の（５）３項の２乗に，公式または分配法則を適用で図を作成している．手順記載型の図を作成した学生はきるか１名である．このことは，南郷[1]で指摘した，因数分（６）−１でくくって置き換えを適用できるか，また 解問題の正答数が少ない学生が，関連記載型の図を作は，分配法則が適用できるか成する傾向があることと合致する．展開においても主（７）順番を変える工夫ができるか，または，分配
張（２）は主張できる．
法則が適用できるか
また，正答数が少ない学生の作成した関連記載型の（８） 順番を変える工夫と置き換えが適用できるか， 図を検証すると，関連する事項が概ね適切に結ばれて
または，分配法則が適用できるかいる．または，包含関係などを使って適切に表現されている．図５，図６に例を挙げる．
３．２ 前期中間試験の正答数別の図の特徴
前期中間試験における正答数別の図の作成状況を
表２にまとめる．
正答数と図の作成状況の関係を分析し，南郷[1]で主張した（１）（２）（３）が展開において主張できるか検討する．
手順記載型を含む図（ⅠⅣⅤⅥ）を作成した学生８名のうち，正答数が少ない学生（８問中４問以下）は１名(12.5%)である．関連記載型を含む図（ⅡⅣⅤ
Ⅶ），便利度記載型を含む図（ⅢⅤⅥⅦ）を作成した学32
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

く，手順を表す図が必要であることが強く示唆される．
今後の課題は，動作を表す図の記述方法とその指導方法を開発し，実践によって効果を確認することである．
引用・参考文献

図５ 正答数４問の学生の図

図６ 正答数３問の学生の図

図５は正答数４問の学生が作成した図である．包含関係や手法間に線を結ぶことで，展開の手法の関係を適切に表現している．図６は，正答数３問の学生が作成した図である．包含関係によって展開の手法の関連を表現している．
このように，展開の手法の関連を概ね適切に表現できていたとしても，必ずしも展開の問題が解けるわけではない．展開においても主張（３）は主張できる．
５．まとめ
本研究では，学生による展開の視覚化を分類し，試験における展開の正答数とともに分析した．また，分析結果から，因数分解に対して実施した分析結果と同様の主張を展開できるかを検討した．
その結果，展開についても，正答数が少ない学生（８問中４問以下）は，関連記載型の図を作成する傾向があること，関連記載型として適切な図を作成できていたとしても必ずしも問題を解けるわけではないということが明らかになった．
本研究の結果と南郷[1]の結果を合わせて考えると，視覚化を行うにあたっては，関連を表す図だけではな[1] 南郷毅：学生による因数分解の視覚化について，（弓削商船高等専門学校紀要，第 39 号），
pp.45-50，（2017）

33

ゲーミフィケーションについて雙知 延行*

About gamification
Nobuyuki Sochi*
Abstract
I give some examples of gamification on mathematics lessons including trivial cases.

１．ゲーミフィケーション
１．１ ゲーミフィケーションとは
ゲーミフィケーションとは，ゲーム以外のところでゲームの要素を取り入れて効果を上げることをいう．ここで，ゲームとは，勝負や遊戯のことを言い，
勝敗等を決める際のルールを定めて，他人との相互作用で行われるものを言う．例えば，ポイントやス
タンプを集めたり，シールを貯めたり，くじ引きで，割り引きや景品が当たったりなど購買意欲を刺激することがゲーミフィケーションであり，購買に限らず多くの分野でゲーミフィケーションは利用されている．
少し古いが，ロベルト・ベニーニ主演の映画「ライフ イズ ビューティフル」はユダヤ人収容所に送られた親子の話だが，父親は幼い息子に「これはゲームだ」，「うまく隠れていたらポイントをゲット」
できて，ポイントを稼いで，「優勝すれば戦車をもらえる」と説明して，息子が生き延びる手立てを講じた命がけのゲーミフィケーションのお話である．ゲーミフィケーションのおかげで，悲壮感と笑みが同居する珠玉のストーリー展開となった．
教育におけるゲーミフィケーションは近年注目されている．そこで，今年度の授業において，教育に取り入れたゲーミフィケーションを些細なものも含めてここに挙げる．
１．２ グループ学習において初年次教育をグループ学習でやっている. ９人ず
つ５グループに分けて, そのグループにはリーダーと数学の不得手な学生も含まれる．
*総合教育科

手順a. 問題を出題し,b. 全員が分かれば（人に説明ができるようになれば）
c. 私のところに来て解答を受け取り,d. 間違い直しをしたら,
e. 任意の１人に当てて，
f. 問題を１問解いてもらって,
g. 解ければそのグループはお終いとする.
h. 解く人は毎回変えるが,i. 同じ人を再び当てることもある.
j. 任意の１人に当てて，できなければ，グループ内で考えたり教えてもらって再び解く．
このようにルールを定めて，「任意の 1 人に当てて」，「その 1 人が解ければグループが合格」というゲームの要素を持たせることで，緊張感を高め，学生の学習意欲を活性化させる．チームを組むことで，チーム内の結束や他チームとの競争も意識させることができる．ここで，学生に過度のストレスがかからないようにグループ選びは担任と相談して慎重に決めた．目標は, 学習スタイルを確立すること，教えてもらうことで理解し, 教えることでより深く理解すること，積極的に，お互いに声掛けをして, グ
ループ内で全員ができるようにすることである.まずは自分で考えて，分からなければ教科書等で調べて，周りの学生や教員にも積極的に質問できるような自学自習の学習スタイルを学んでもらう．
定期試験の結果は例年よりも安定している．実力
テストの出来もよい．ゲーミフィケーションを用いたグループ学習の効果を詳しく調べるつもりだ．
平成 29 年 11 月 30 日受理

34
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

れないが）楽しむのがゲーミフィケーションである．た１．３ 演習においてだし，なぜ減点するかについては事前にきちんと説明を
授業中演習をする際，学生に白板（黒板）に解いても しておく．例えば，「無駄なおしゃべりは授業の妨げにらって，その答案を添削して答案の書き方などもチェッ なる．その結果として，有限の授業時間においては，他クする．クラスにも依るが，解きたい学生の数が多い場 の学生の損失につながる．疲れているときは授業中寝て合はジャンケンをして解答者を決める．１回につき，プ しまうのはしょうがない，試験の前にしっかり取り戻せ
ラス１点のポイントを与える．あるクラスは毎回半分近 ば大丈夫と思う人もいるが，寝ていて理解していない学
くの学生が前に出て解きたがるので，普通のジャンケン 生がいる場合に，学生の理解度を窺いながら（多くの？）
では，あいこが重なって時間がかかり，すぐには勝者が 数学教員は授業をするので，授業の進め方にも影響して，決まらない．そこで，些細なことではあるが，ジャンケ これも学生の損失につながる．だから，面倒ではあるがンを簡略化して，グーパージャンケンをすることにした． 逐一注意することにする．損得勘定はつまらないが，こグーかパーかのどちらかを出し，全体の中で出した人数 のやり方にする」
大概の学生は，1 回注意されると，その後は背筋を伸が少ない方を勝ちとするので，早く少人数に絞ることができる．勝敗がシンプルになったため，演習に参加する ばして，目と目が合うと笑みを返す．
以前に，例外的にではあるが，減点が 100 点を超えた学生も増えて演習に対する意欲が活性化した．
学生もいたが，個別に対応し，指導することになった．
「じゃあこの問題解く人？」「はい」と手を上げる学生がたくさんの場合に，楽をして得ることを既に十分知ってしまっている学生の多いクラスはこのルールに馴染めない傾向が強く，「グーパーで決めよう」となり，教員に対する評価も厳しいものになる．
「ポイ」で，「勝った」，「負けた」となる．
グーパージャンケンで誤ってチョキを出してしまうと １．５ 歌を詠む
授業の合間に，ときどき歌を詠む．学生が集中できて負けとする．あるクラスでは，ジャンケンの勝ち負けに一喜一憂があり，何度も勝てない学生には，「数学より いない時を選ぶ．
もジャンケンを勉強した方が良いのでは？」
，
「数学をや
手順
っている場合じゃないかも」とヤジが飛ぶ．実際にジャンケンの勝ち負けを統計的に考えている学生もいる．ま a. １０人を任意に選んで，た，解けていないのにジャンケンに参加してしばしば勝 b. ５人対５人で歌詠みで対戦する．
ってしまう学生もいて，これもヤジが飛ぶ．ときどき， c. テーマを 1 つ決めて,グーパーからチョキパーやグーチョキジャンケンに変 d. ５，７，５，７，７にそれぞれ１人当てて,e. 言葉をつなげて歌を詠む．
えたりもする．
f. テーマに沿って前後の人がどういった言葉を選ぶ
か想像して，言葉がつながるように，自分の担当する言１．４ 授業態度において授業中余計なおしゃべりがあり，寝てしまう学生も多 葉を選ぶ．
g. 最後の人はオチも考えることにする．
いクラスに対しては，ルールを定めておく．
ルール
a. 1 度目は注意だけして減点はせず，
b. 2 度目はペナルティとして減点する．
c. さらに，中には何度も繰り返す学生もいるので，奇数回目は注意，偶数回目は減点と決めておく．
d. 注意の回数は次の授業に持ち越さないこととする．
e. 1 回目は，間違えて注意することもあるが，減点しないので文句を言わないこと．
f. 2 回目以降は，誤解をされないように工夫すること．
1 コマの授業で 3 回注意されたら 1 回分の減点で，4回注意されたら 2 回分の減点となる．
減点にもゲーム性を持たせて学生と（語弊があるかもし

即興で言葉をつなげて連帯感を模索するゲームである．他の学生が２チームのどちらが良いかを選んで勝者を決める．
例えば，三角関数をやっているときは「三角」，因数分解だったら「分解」などテーマは何でも良い．
４月に，担任の「○○先生」というテーマでやった場
合は以下の様になった．
A チーム
１．担任の
２．階段下りる
３．リスペクト
４．だれかに似てる35
ゲーミフィケーションについて

５．まじ まんじ？？

削商船高等専門学校 紀要 第３５号，ｐｐ．８３－８６，平成２５年

B チーム
１．やさしくて
２．我らの担任
３．関西弁
４．大好きだよね
５．○○先生[2] 雙知延行, 水面上の鏡像について， 弓削商船
高等専門学校 紀要 第３６号，ｐｐ．１０４－１
０７，平成２６年

このときは，B チームの勝ちとなった．
１．６ 絵画の謎解き
２つの絵を比較して，数学的謎解きをした．最初に，画家の生まれた時代や背景と，これから段階を踏んで謎解きをすることを説明した．以下の a から
d の順番で進めて，気づいた内容に応じてレベルアップさせた謎解きで真に迫った．良い意見やユニー
クな発想には，ゲームとして，段階的にポイントを与えた．
手順
a. ２つの絵を観た最初の印象，感想をきいた．
b. 次に，絵を見て気づいたところをきいた．ここで，絵の説明をした．遠近法など数学的な説明を加えた．
c. ２つの絵で何か違和感がないかをきいた．ここ
で，画家の画風を説明した．
d. 最後に，何故その違和感が生じたかを数学的に考えた．
終了後，無記名でアンケートを取ったが，「数学をもっと勉強しようと思った」とチェックした学生が８割近くいた．
２．まとめ
近年ゲーミフィケーションの研究が進んでいる．
そのうちの１つとして，発達障害を持つ学生や社会人に対する学びの支援や就労支援においてもゲーミ
フィケーションが利用されている．自立や問題解決
や表現において，興味や関心，認知の特性に合わせた選択可能な多様な教材が開発されている．また，世界規模での大規模公開オンライン講座も学習ツー
ルとしてゲーム化され近年開発，利用されている．
参考文献[1] 雙知延行, Henri Le Sidaner の３つの作品について―水面上の鏡像のずれと隠しサイン―， 弓36

一刀切りについて３―設計図の作り方―
雙知 延行*・藤原 優伍**・安藤 来夢**・山下 正道**

About folding and one straight cut suffice 3―How to make a design drawing―Nobuyuki Sochi*, Yugo Fujiwara**, Raimu Ando**,Masamichi Yamashita**
Abstract
By folding shape drawn by line segments on a sheet of paper and cutting the paper straight, it ispossible to cut it out. We studied to make a design drawing about folding and one straight cut suffice.

１．一刀切り１．１ 一刀切り定理
一刀切り定理とは, 1 枚の紙の上に線分のみによって描かれた任意の描画において, 紙を平坦に適切に折って, 線分に沿ってただ 1 回のみハサミを入れることによって, 描画の線分部分だけを切ることができる, というものである.
１．２ 一刀切り定理の証明について
Eric Demaine 等により一刀切り定理が証明された.
１９９９年，直線骨格法による「ほとんど全ての場合」の証明が発表された. その後，ディスクパッキ
ング法による「すべての場合」の証明が発表された.
１．３ 歴史と先行研究について① １７２１年に，日本の環中仙による著書の和国
智恵較に一刀切りが紹介された．図形を一刀切りする技が紹介された．
② １８７３年には，アメリカの Haper’s New
Monthly Magazine において，一刀切りできるという理由で星形を国旗に使うことを，Betsy Ross がワシントンに説得したという話が紹介された．
③ １９２２年，手品師の Harry Houdini の著書のPaper magic で手品のタネとして星形の一刀切りが紹介された．

*総合教育科**弓削商船高等専門学校数学同好会「数学プリン」④ １９５５年，手品師の Gerald Loe の Paper
Capers で複数の一刀切りが紹介された.
⑤ １９６０年，パズル作家の Martin Gardner によって，数学ゲームの１つとして一刀切りが紹介された．
折り紙はアジアに起源をもち１０００年を超える
古い歴史があり，数学的な研究の歴史は浅く，現在も研究されている．
ここでは，折り紙を平面に平行に紙の層が積み重なった状態にする（平坦に折る）ことに関しての先行研究の結果を挙げておく．図１，図２は三角形，
四角形の一刀切りの設計図である．内部の赤の実線が山折りで，赤の点線が谷折りを表す．

図１ 三角形の一刀切りの設計図

平成 29 年 11 月 30 日受理

37
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

Y,U,G,E をはじめとしたアルファベット一文字の一
刀切りの設計図を上記のような方法で作成した．
前回の紀要に引き続き，描画ソフトのシンデレラを利用して設計図を作図した. シンデレラは角の 2等分線や垂線等を簡単に正確に描くことができ，直線骨格等を描くのに適している．
図 2 四角形の一刀切りの設計図
２．２ 作成方法
図形において角ができる場合に角の２等分線と，２等分線同士が交わる点同士を結んだ線分の集まり
を直線骨格と呼ぶ．
図１において，内部の折り線 OA,OB,OC が山折りで，角の２等分線である（O は内心である）．点線 OD が谷折りで，辺 BC の垂線となる．垂線は AB や CA に下したものでも構わない．
垂線を除いて，線分 OA,OB,OCが，この三角形における直線骨格である．図２の四角形においては，角の２等分線 AF,BF の交点 F とCG,DG の交点 G を結んだ線分も含めて，角の２等分
線 AF,BF,CG,DG と線分 FG が，この四角形における直線骨格である．
平坦に折って一刀切りするためには，角の２等分線などの直線骨格や垂線などが折り線となる．このとき，紙が平坦に折られていなければいけないので，頂点は偶数次数定理と前川＝ジェスタン定理を満たしている．また，頂点に集まる角において，平坦に折られているときは，任意の角とその隣りの隣りにある角の和が 180°になることも分かっている．図３，図４のように，実際に角をなしていなくても，
AB,CD を延長した交点 O のなす角 AOC を想定して２等分線を折り線と考えて設計図を作図する．２つの図形の同時一刀切りの際は，２つの図形の線分を図

まず，折り紙の設計図において，２本あるいはそれ以上の折り線が紙の境界以外の部分で交差しているところを頂点と呼ぶ．また，頂点から伸びる折り線の数を次数と呼ぶ．
① 偶数次数定理
平坦に折られた状態における頂点の次数は偶数である．
図１の三角形の内部にある頂点O からOA,OB,OC,OD の４本折り線が伸びており，この頂点における次数は４であり偶数である．図２の内部の２点 F,G においては，頂点 F に FA,FB,FE,FG と，頂点 G に GC,GD,GH,GF の４本の折り線が集まっているので，２点ともに次数は４であり偶数である．
② 前川＝ジェスタン定理
平坦に折られた紙で，M 本の山折り線と N 本の谷
折り線が一つの頂点から伸びているとする.
このとき，M と N の差は２となる．つまり，｜Ｍ－Ｎ｜=２となる．
図１の三角形内の頂点Oから伸びている折り線において，山折線が OA,OB,OC の３本で谷折り線が OD の１本なので，｜３-１｜=２である．図２の内部の頂点 F においては，山折線がFA,FB,FG の３本で谷折り線がFE の１本なので， ３の AB と CD に先にそれぞれ重ねておいて，最後に|３-１|=２である．頂点 G においては，山折線が２等分線で AB と CD を一直線上に重ねると，全てのGC,GD,GF の３本で谷折り線が GH の１本なので，図形の線分を一直線上に重ね合わせることができる．
|３-１|=２である． ｜Ｍ－Ｎ｜=２となり，前川＝ 特別な場合として，AB と CD が平行の場合は，AB とジェスタン定理を満たしている．
CD に平行でその中間を通る直線で折れば図形の線分を一直線上に重ね合わせることができる（図５）．
２ 一刀切りの設計図の描き方
２．１ 設計図について
一刀切りの設計図作成の最初の段階は，三角形から始めて，多角形やアルファベットを線分のみで１枚の紙に描き，その紙を折って思案し，折り線を記入して設計図を考えた. 凹四角形など複雑な図形も扱い，角の２等分線等の直線骨格を確認して作図する. 設計図作成は，弓削商船高等専門学校数学同好会の研究テーマにした．数学同好会の活動において，

図３ ２線分の折り線

38
一刀切りについて３―設計図の作り方―

図４ ２線分のなす角を想定した折り線
図７ 三角形と四角形

図８において，イニシャル AK の設計図を示す．

図５ 平行線の折り線

２．３ 同時一刀切りの設計図の具体例
図８ AK
同一紙面内に, ２つ以上の図形が別々にあったとしても, あるいは，図形の中に図形があったとしても，適切に折りたたんで, たった１回だけハサミ
３．まとめを入れることによって, 同時に図形のみを切ること
今年度も，前年度に引き続いて，１枚の紙に書かれたアができる.ここでは，三角形の中の三角形と，同一紙
ルファベット２文字（イニシャル）の同時一刀切りの設計
面内の三角形と四角形の同時一刀切りの設計図を示図作成に挑戦し，作成方法についても考察した．角の２等
す．
分線などからなる直線骨格や垂線を引いてその線分を一角の２等分線(平行でない２線分の場合は角を想定した２等分線，平行線の場合は中間の平行線)と２ 直線上に集めることに数理があることを理解した．
等分線の交点を結んだ線分を引き直線骨格を作図し， ２つの図形の同時一刀切りにおいて，図７のように２本の平行線上にそれぞれの図形の線分を集められる場合の垂線を引く．
作図は易しいが，図６や図８のように２本の線分を延長して角を想定して折る場合の作図は複雑になることもある．
PC 上のソフトウエアを用いて，２等分線と２等分線同士の交点を結ぶ線分を引く作業を自動化して，さらに，平坦に折るための条件を考慮して自動描画ソフトを開発するつもりだ．
YUGE４文字の同時一刀切りの設計図も完成したので，シンデレラで作図する予定である．

参考文献
図６ 三角形の中の三角形[1]

ジョセフ・オルーク：折り紙のすうり，
pp.91-105，2012

39
弓削商船高等専門学校

[2]

紀要

Erik D. Demaine and Joseph O’Rourke ：Geometric Folding Algorithms, Linkages,
Origami, Polyhedra. Cambridge University
Press, July ，2007.

[3] 雙知延行，吾籐秀亮他：一刀切りについて―三角形からアルファベットまで―，弓削商船高等専門学校紀要 第 38 号，pp.39-44，2016[4] 雙知延行，藤原優伍他：一刀切りについて２，弓削商船高等専門学校紀要 第 39 号，pp.34-40，
2017[5] 雙知延行：一刀切りについて―2 つ以上の同時
切り―，日本数学教育学会高専・大学部会論文
誌 第 23 号，pp.67-76，2017[6] 秋山仁 松永清子：数学に恋したくなる話，
pp.218-220，2010

第 40 号（平成 30 年）

40

高専ロボコンにおけるＢチームの活動報告―2016 と 2017 年について―
大澤 茂治*

Activity Report of B Team in the KOSEN ROBOCON―About 2016 and 2017―
Shigeji Osawa *Abstract
This paper reports about robots and contest results of B team of Yuge college in the KOSENROBOCON 2016 and 2017. B team has few members. And they are beginner of robot making.

名，2016 年が6 名，2017 年が5 名と非常に少ない．また，高専ロボコンに参加しているチームの多くが部活動とし
高専ロボコンとは，正式名称「アイデア対決・全国高等 て活動しているため，物作りやロボット作りを経験してい専門学校ロボットコンテスト」であり，勝負に勝つことよ るが，本チームのメンバーは，多くが運動部に所属しておりも創造的アイデアを大切にする全国規模の大会である． り，ロボット作りは素人と言ってよい．さらに，放課後はまた，「安全」を最優先としており，ロボット製作を通じ それぞれの部活で活動を行っており，ロボット製作にかけて，安全のための正しい知識を学ぶ，教育イベントでもあ る時間は，主に卒業研究の時間（週8 時間程度）と夏休み
る[1] [2]．
の期間であり，他のチームと比べ少ない．したがって，大全国の高等専門学校57 校62 キャンパス，各校2 チーム 会では良い結果が残せているとは言えない．しかし，学生
計124 チームが全国8 地区で実施される大会に出場し，そ たちが意欲的にロボットのアイデアを考え，ロボットを製こで選抜された25 チームが全国大会へ進み，優勝，また 作し，大会に望む姿から，学生たちが大きく成長したことは，最高の賞である「ロボコン大賞」を目指す．
「ロボコ がわかる．
ン大賞」は，「アイデア・技術・デザイン全てにおいて優
本稿では，少人数の物作り初心者チームにおけるコンテ
れたロボットを製作したチームに対して贈られる最も名スト指導事例として，2016 と2017 年度の高専ロボコンの誉ある賞」と定義されている．この他にも賞として，「ア 弓削商船高専B チームの活動報告を行う．
イデア賞」
，
「技術賞」
，
「デザイン賞」，各協賛企業名が入った「特別賞」が設けられているが，勝利したチームへ贈られるとは限らない．また，大会は，各地区大会，全国大２．２０１６年について
会ともに，トーナメント対戦方式で勝敗を決めるが，全国大会へ進めるチームは，優勝チームと審査員が推薦したチ ２．１ 課題ーム（複数チームが推薦される地区もある）である．競技2016 年の課題名は，「ロボット・ニューフロンティア」
課題の趣旨を反映したアイデアを実現できているチームであり，簡単に言えばロボットによるブロック積みである．
や，素晴らしいパフォーマンスを見せたチームが推薦され フィールドのサイズは，11500[mm]×5000[mm]である．
る．このように高専ロボコンは，勝敗のみを評価する大会 フィールドは，
「港町」
，
「海」
，
「新大陸」と呼ばれるエリ
ではなく，製作したロボットを専門家がアイデアや完成度 アに分かれている．
「港町」で4 個のブロックを積み上げ，を含めて評価してくれる大会である．なお，2017 年で30 「新大陸」で多くのブロックを積み上げ，その上に地元を年目を迎える．
象徴する「シンボル」と呼ばれるものを置く競技となって現在の弓削商船高専Ｂチームは，大澤研究室の卒研生 いる．
「海」は，ロボットが接地してはいけないエリアで（電子機械工学科5 年生）で構成され，2014 年から参加 あり，「海」と「港町」及び「新大陸」との境には，高さしている．メンバーの数は，2014 年が4 名，2015 年が3 150[mm]，幅 150[mm]の角材が障害物として置かれてい１．はじめに* 電子機械工学科

平成 29 年 11 月 30 日受理

41
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

る．また，「海」の中央には，「島」と呼ばれる2000[mm] 用いた．2016 年では，日本語版も配布されている．
×2000[mm]×150[mm]のロボットが接地してよいエリアが存在する．
さらに，
「海」
には，
「船」
と呼ばれる500[mm]×500[mm]×150[mm]の物体が 5 台置かれており，ロボットはこれを自由に使うことができる．そして，勝敗は，「新大陸」にブロック及び「シンボル」を積み上げた高さで決まる．ロボットの台数は自由であるが，総重量は40[kg]と決められている[1]．
２．２ 方針目標は，賞を取ることであった．2015 年大会で本チー
ムは，「デザイン賞」を受賞しており，2 年連続での受賞となれば，本校では9 年ぶりの快挙となる．賞を取るために
図１ 2016 年フィールド模型
は，他のチームが行わないアイデアを実現することだと考えた．高専ロボコンの正式名称には，アイデア対決とあり，独自のアイデアを実現したロボットが高く評価されるのではないかと推測した．したがって，ロボットの各機能な
どのアイデアを出す際は，複数のアイデアを出し，検討すアルミフレーム
ることとした．
ナット
メンバーは，6 名である．2015 年が3 名のみであり，各ストッパー
機能を1つずつ製作するという効率の悪い状況と1人当た
ナット
キャップりの負荷を改善するため，人数を増やした．
まず，
例年と同様に画用紙で1/10 サイズの大会フィールドを製作した（図1）．これにより，明確にフィールドが理解できるため，ロボットのサイズやどのような機能が必要かを考えやすくなる．また，大雑把なロボット，機能を画
図２ アルミフレーム
像紙で製作することも容易に行える．
製作体制は，
2 名で1 班として，移動機構を製作する班，
ブロックを持つ機構を製作する班，「海」を渡るための機 ２．３ 製作したロボット「鷹」
構を製作する班の3 班体制とした．そして，ロボットは， 製作したロボット「鷹」について述べる．呼び方は，
2 台製作することとした．詳細は，第2.3 節，第2.4 節で 「ほーく」である．弓削島に鷹のような鳥（おそらく鳶）が多く生息しており，強いロボットになることを述べる．
」と名付けた．外観を図 3 に示す．
ロボット製作に用いるフレームなどの機械部品は，例年 願い「鷹（ほーく）
サイズは，縦 1500[mm]，横 720[mm]，高さ 1500[mm]通り株式会社ミスミ[3]のものを積極的に使用することとであり，質量は 33[kg]である．
した．理由を以下にまとめる．
移動機構は，二輪駆動を採用しており，車輪径は① 企業で良く使用されており，就職後も使用する．
② 図2 のアルミフレームを用いることにより，多くの穴 260[mm]である[5]．車輪は軽量化のため，木材を丸く，それに 5[mm]の厚さのゴムあけ加工を不要とすることができ（ナットをフレームの 切り抜き（直径 250mm）
溝に入れられる），製作時間の短縮化が行える．
を巻き，製作した．
③ 図2 のキャップをフレーム両端に使用することで，安ブロックを把持する機構は，ブロックを両側から挟むように把持するものとした．以降，この機構を「把全対策が容易に行える．
持機構」と呼ぶ．把持機構は，大きさ 200[mm]×④ 頑丈である．
ただし，欠点として，ロボットが重くなること，また，重 300[mm]×400[mm]のブロックを挟めるように最大で 400[mm] 開く 2 本の腕が付いている．さらにブロ
くなることにより多くの機能を実装することができないックを 2 個同時に把持できるようにフォーク型とした．
ことが挙げられる．
設計などで使用する3D CAD ソフトウエアは，全員が そして，把持したブロックを積み上げるため，腕を高使用できるように，無料のAutodesk 123D Design [4] を さ 1150[mm]まで上げることができる[6]．

43弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

大会結果は悪いものであったが，試合後及びエキシ
２．４ 製作したロボット「鷹２」ビション後，学生達には笑顔が多く見られた．製作し製作したロボット「鷹 2」について述べる．呼び方 たロボットの機能を全てアピールできた満足感から出は，「ほーくに」である．外観を図 5 に示す．サイズは， た笑顔ではないかと思われる．
縦 700[mm]，横 450[mm]，高さ 170[mm]であり，質量は 7[kg]である．二輪駆動であり，二枚の板を上部に搭載したロボットである．役割は，「鷹」が高さ150[mm]の角材を乗り越えるためのサポートを行うことである．角材まで移動し，前側を角材に付けると，「鷹」
が角材を乗り越えるスロープとなる[5]．
２．５ シンボル
図 6 に製作したシンボルを示す．シンボルは，弓削
商船高専がしまなみ海道の中にあり，サイクリングが盛んなため，自転車とした．サイズは台を含め，縦430[mm]，横 230[mm]，高さ 330[mm]であり，質量は 0.8[kg]である．木材，アクリルパイプ，ポリプロピ
レン厚板シート，発砲ポリスチレンパネル，ビニルテープなどで製作した．

図６ シンボル

３．２０１７年について
２．４ 大会結果
2016 年 10 月 30 日，
新居浜高等専門学校の体育館に ３．１ 課題て，四国地区大会が開催された．本チームは，初戦で2017 年の課題名は，「大江戸ロボット忍法帳」であり，
新居浜高専 B チーム「しまなみ海銅」と対戦し，敗退 12.6[m]×12.6[m] のフィールドでのロボットによる風船
した．賞も受賞することができなかった．
割りを行う課題である．2 チーム，計 4 台のロボットが妨積んだブロック数は，練習と比べ少なく，試合前の 害を行いながら，風船を割り合う．フィールドには，陣と練習では，「港町」に 4 個ブロックを積むことができて 呼ばれるX 型の台が2 台，置かれている．ここに各チームいたが，試合では 2 個のみであった．これは，「鷹 2」 10 個の風船を取り付け，先に10 個割ったチームの勝利とが動かず，「鷹」の進路を塞いでしまったためである． なる．また，ロボットには各5 個の風船が取り付けられて「鷹 2」が動かなかった原因は，バッテリーと配線を おり，相手のロボット全ての風船を割っても勝利となる．
結ぶボルトが緩んでいたことによる接触不良であった．風船を割る道具は，①「刀」と呼ばれる指定されたおもちボルトを締めた後，別の人間が確認するようにしてお ゃの刀にやすりを巻いたもの，②「秘密道具」と呼ばれる
り，さらに試合直前の動作確認では動いていたため， 各チームで自作するオリジナルな道具，の 2 種類である．
運が悪かったという他ない．待機場所から大会会場ま なお，陣には，宝物と呼ばれるチームを象徴するものを掲
での運搬時に振動が多く発生し，ボルトが緩んだ可能 げなければならない[2]．
性もある．丁寧に振動をあまり発生させないような運搬方法の検討，指導が必要である．また，突発的な事 ３．２ 方針
態に対応できるような十分な練習が行えていなかった
目標は，例年通り賞を取ることであった．また，大会がことも原因として挙げられる．夏休み期間中に作業場 例年よりも1 カ月早いため，2 台のロボットをなるべく早のエアコン交換工事があり，
1 ヶ月ほど製作が行えず， く製作すること（最低限の動作が行える状態にすること）
ロボット完成が大会直前になってしまった．
を目標とした．ロボットは大会規定により3 台まで製作で試合中にロボットの全機能を見せることができなか きるため，1 台をメインロボットと位置づけ，秘密道具をったため，学生達は，エキシビションというロボット 搭載させ，時間をかけ製作し，2 台は秘密道具なしで似たを自由に動かせる競技に参加した．本チームでは 3 年 構造で素早く製作することとした．素早く製作するため，目で初めての参加であった．エキシビションでは，押 昨年度までのロボットで使用している部品を積極的に再出し機構を使った「船」による「海」の移動を見せ， 利用することや，構造を似せて製作することとした．
製作したロボットをアピールした．
メンバーは5名であり昨年と同様に，
まず，画用紙で1/20

44
高専ロボコンにおける B チームの活動報告 ―2016 と 2017 年について―

サイズの大会フィールドを製作した．製作体制は，2 班とし，3 名がメインロボットを担当し，2 名が秘密道具なしのロボット2 台を担当することとした．また，ロボットで共通する部分（例えば緊急停止ボタンなど）はメインロボット担当の3 名がなるべく製作するようにした．
技術挑戦として，全方位移動が行えるオムニホイールの使用を行うこととした．早くロボットを製作しなければな
らない状況であったが，全方位移動を実現したいと学生が強く希望したため，オムニホイールの導入を決定した．
ロボットは，生き物を模すことが課せられており，本チームでは，「牛」をモチーフとすることとした．

同じロボットである．違いは，全方位の移動ができることである．学生の強い希望によりオムニホイールを採用し，全方位移動を実現させた．小回りが良く，風船を割るときの微調整が行い易いことが利点であるが，車輪径が 100[mm]と小さいことから，移動速度が遅い
ことが欠点である．また，ロボット前面の牛の顔は，
プラスチック段ボールで製作してあるが，それ以外の

刀

３．３ 製作したロボット「ミノタウロス」
製作したロボット「ミノタウロス」を図 7 の (a) に示す[8]．サイズは，縦 550[mm]，横 550[mm]，高さ
950[mm]であり，質量は，10.9[kg]である．
二輪駆動を採用しており，車輪径は 260[mm]である．
基本構造は，2015 年ロボコンのロボット「くま」を参(b) 件(a) ミノタウロス
考にした．風船を割る道具は，「刀」のみである．
「刀」
は上下に振ることができ，2 つの歯車により実現して
図 7 2017 年製作ロボット「ミノタウロス」と「件」いる．また，本ロボットは，牛をモチーフとしている
ため，「刀」を尻尾と見立てたデザインとしている．牛の顔及び外装は，プラスチック段ボールで製作した．
外装の他に，相手チームロボットとの接触の可能性が高いため，バンパーの装着が必須となっている．バン
パーは，軽量化を考え，桐板の上にクッション材を張り製作した．
用いたモータは，ツカサ電工株式会社製の DC モー
タ TG-85R-KU-216-KA, 12V を移動機構で 2 台，
「刀」を振る機構で 1 台の計 3 台である．モータ制御は，
Arduino MEGA ADK を用いて行っている．また，ロボットの操作は，ヴィストン株式会社製の無線コント
ローラ VS-C3 を用いた．バッテリーは，SHORAI 社
製のリチウムイオンバッテリーLFX07L2-BS12 を用いた．
本ロボットは，7 月中旬で移動機構と「刀」を振る機構を実装しており，素早い製作を行うことができた．
図８ 2017 年製作ロボット「牛鬼」
また，7 月下旬に開催された本校のオープンキャンパ
スで操縦体験ありのデモを行うこともできた．学生も面は，網で製作してある．網にすることで，内部を常積極的に協力してくれた．
に観察でき，異常を素早く発見することができる．
用いたモータは，種類は，「ミノタウロス」と同じで３．４ 製作したロボット「件」「刀」を振る機構で 1 台の計 5製作したロボット「件」を図 7 の (b) に示す[8]．読 あり，移動機構に 4 台，
み方は，「くだん」である．サイズは，縦 600[mm]， 台である．制御用のマイコン及びコントローラ，バッ
横 600[mm]，高さ 1000[mm]であり，質量は，14.6[kg] テリーも「ミノタウロス」と同様である．
本ロボットも 7 月中旬で移動機構と「刀」を振る機
である．
第 3.3 節で述べたロボット「ミノタウロス」とほぼ 構を実装でき，オープンキャンパスでのデモも実施し

46
高専ロボコンにおける B チームの活動報告 ―2016 と 2017 年について―ことによる敗戦であった．香川高専高松キャンパス A 要する．大会時では，人手が足りず，A チームのロボ
チームのロボットは，3 秒程度で陣までの距離約 10[m] ット研究部の学生達に運搬を手伝ってもらった．今後を移動する機動力を備え，20 秒弱で 10 個の風船を割 は，運搬時の負荷を軽減するような工夫も必要である．
れる秘密道具を備えていた．この秘密道具は，風船を 具体的には，運搬用の台車の製作である．平らな場所
吸引する装置と風船に接触する部分にやすりを付け， では 1 人で運搬できることが望ましく，また，目立つ
さらに振動するようになっていた．非常に素晴らしい ような装飾も必要であると考えている．自由に製作でアイデアだと感じた．機動力は，本チームでも時間を きる点では，ロボット製作と同じくらい楽しいことにかければさらに良くすることは可能だと考えられるが，なるのではと感じている．
2016 年，2017 年ともに目標である「受賞」は達成
このような素晴らしいアイデアは，本チームではおそらく出ないだろう．本チームでも良いアイデアが生ま できなかったが，改善点を多く見つけることができた．
れるような工夫が必要だと感じた．アイデアを出す際 今後は，これらの改善点を実現して行き，学生の成長のミーティングの仕方や，調査方法のアドバイスの仕 のため，より良いロボット，より面白いロボットを製方などを来年度に向け考えなければならない．強豪チ 作できるよう指導していきたいと思っている．
ームとの対戦で一瞬のうちに敗退してしまったが，強参考文献
豪チームのすばらしさを実感することができ，また，
色々考えさせられることが多く，良かったと思ってい[1] 全国高等専門学校ロボットコンテスト実行委員
る．
会競技委員会，第 29 回アイデア対決・全国高等本チームのロボットは，動作ではあまり活躍できな専門学校ロボットコンテスト 2016 ルールブック
かったが，アナウンサーの方や企業の方から，かわいいデザインが良いという話を頂いた．このため「デザイン賞」を期待したが，受賞できなかった．
「デザイン [2] 全国高等専門学校ロボットコンテスト実行委員
会競技委員会，第 30 回アイデア対決・全国高等賞」を受賞したのは，高知高専 B チーム「土佐忍者ジ専門学校ロボットコンテスト 2017 ルールブックン者－」であった．秘密道具として手裏剣を実現させたことが受賞理由であった．この手裏剣は，実物のよ
うに回転しながら飛ぶ．形と飛んでいる姿は非常に素 [3] 株式会社ミスミ HP：http://www.misumi.co.jp/
晴らしく，「デザイン賞」に相応しいものであった．本
チームのロボットも良いデザインであったが，大会の [4] AUTODESK 123D HP：
課題名が「大江戸ロボット忍法帳」であり，忍者やそhttp://www.123dapp.com/designの道具に関連するものではなかった．また，
「デザイン
賞」は，
「機能的な美しさや装飾に秀でたロボットを作 [5] 井手庸賀，仙田直幸：高専ロボコン 2016 のためのロボット開発 ~移動機構の開発~，平成 28 年度
ったチームに贈られる賞」と定義[1][2]されており，機電子機械工学科卒業論文，2016.
能的な美しさも本チームのロボットにはなかった．これらの点を改善していくことでより良いロボットが製[6] 岡崎偲紋，上谷有司：高専ロボコン 2016 のため作できるのではないかと考えている．
のロボット開発 ~ブロック把持機構の開発~，
平成
28 年度電子機械工学科卒業論文，2016.
４．おわりに[7] 濱本泰暉，村上智也：高専ロボコン 2016 のため
本稿では，2016 年と 2017 年の高専ロボコンにおけのロボット開発 ~接地禁止領域通過用の押出し機
る弓削商船高専 B チームの取り組みと製作したロボッ
構開発~，平成 28 年度電子機械工学科卒業論文，
ト，そして大会結果について報告した．
2016.
本チームは，卒研生で構成され，毎年少人数で参加しなければならない．2014 年と 2015 年はロボット 1 [8] 大本克成，永山大夢：高専ロボコン 2017 のため台のみの製作であったが，2016 年，2017 年と複数台のロボット製作 ~ロボット「件」及び「ミノタウのロボットを製作することが求められた．製作に要すロス」の製作~，平成 29 年度電子機械工学科卒業
る 1 人当たりの負荷軽減も今後の検討事項であるが，論文，2017.
練習時や大会時のロボット運搬も大きい肉体的負荷を47
弓削商船高等専門学校

紀要[9] 太平尚，高垣克成，正木宗馬：高専ロボコン 2017のためのロボット製作 ~ロボット
「牛鬼」
の製作~，
平成 29 年度電子機械工学科卒業論文，2017.
[10] 大澤茂治：高専ロボコンにおける B チームの活動報告 ―2014 年と 2015 年について―，
弓削商船
高等専門学校紀要 第 39 号，pp75～79，2017.
[11] 国土交通省国土地理院 HP：
http://cyberjapandata.gsi.go.jp/3d/index.html

第 40 号（平成 30 年）

48

国際交流プログラムによる実践的専門技術教育
ダワァ ガンバット*１，葛目 幸一*２，大澤 茂治*１，福田 英次*１，筒井 壽博*３
, ジャンバル オダゲレル*１，ハヤンヒリワ－ サランゲレル**１，秋葉 貞弘*3，
アムガランバートル バットエレデネ**１，ダライ ボルドバートル**２, バダラチ
バヤルスレン**２，パライネトル スパチャイ***１

Technical Training and Specialized Experiences Engaged by
an International Exchange Program
Ganbat Davaa*1, Koichi Kuzume*2, Shigeji Osawa*1, Hidetugi Fukuda*1,
Toshihiro Tsutsui*3, Odgerel Jambal*1, Sarangerel Khayankhyarvaa**1,
Sadahiro Akiba*3, Bat-Erdene Amgalanbaatar**1, Boldbaatar Dalai**2,
Bayarsuren Badarch**2, Supachai Prainetr***1
Abstract
We carried out a technical skills training project as a part of international exchange activities. The
purpose of this short term training was to help the exchange students to utilize their experiences at ourcollege as an opportunity to actively engage in earning technical skills and to give each one of them theirindividual learning outcome. The exchange students were engaged in their technical skills training
designated for each student with their coaching professors, adding to their intercultural and multinationalsession such as Japanese culture learning and homestay programs. This paper presents 4 projects thatwere carried out in 2016. 1) Construction of temperature based motor controller 2) Fabricating school
badges using different processing techniques 3) An internal combustion engine performance modifying
experience by altering the cooling system efficiency 4) Phase changes ranging from pool boiling torefrigeration cycles.

１． まえがき
高専教育目標は「深く専門の学芸を教授し，職業に必要な能力を育成すること」[1] と記載されており，高等専門学校は「工学・技術系の専門教育を施すことによって，実践的技術者を養成することを目的にした教育機関」[2] である．技術者という職業は，他の職業に比べて明らかに専門性が求められる [3]．技術者の専門知
識には理論以外に実務的専門技術，専門訓練が重要であり，専門技術を充実させるためには理論や研究と共にできるだけ実物を多く利用する実験や実習を中心とした教育が不可欠である．
高等教育機関では，急速に進む社会や産業界のグローバル化の中で，グローバル社会の中で活躍する人材の育成が推進されている [4]． 独立行政法人国立高等専門学校機構の第 2 期中期計画においても，第 3 期中期計画においても，留学生の受け入れの増強や，教員と学生の国際交流への積極的な取組みを推進している．

*1 弓削商船高等専門学校電子機械工学科, (Electronic MechanicalEngineering Department, National Institute of Technology, Yuge College)*2 弓削商船高等専門学校情報工学科, (Information Science andTechnology Department, National Institute of Technology, Yuge College)*3 弓削商船高等専門学校商船学科, (Maritime Technology Department,
National Institute of Technology, Yuge College)**1 モンゴル科学技術大学動力工学科, (School of Power Engineering,
Mongolian University of Science and Technology)**2 モンゴル科学技術大学交通機械工学科, (School of Mechanical Engineeringand Transportation, Mongolian University of Science and Technology)***1 ナコンパノム大学, (Nakhon Phanom University)

平成 29 年 11 月 30 日受理

49
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

各高専では，グローバルに活躍する人材を育成するた
表 2 教員・学生の受入れ情報
めに，短期留学やインターンシップおよび技術協力な
年
学生数 教員数
受入元教育機関ど海外の機関と国際交流締結などの取り組みが行われナコンパノム大学
2011
2
2
ている．
ナコンパノム大学
各高専では，様々な国際交流に関する活動を行い，そ2012
41
れらについて報告が沢山されている．国際交流活動は,
ナコンパノム大学
201441
学生の語学能力や満足度を向上させられるように長期
モンゴル科学技術大学
2015
52
的な語学研修や異文化交流を行う事 [5]-[6]、総合学科系の教員が中心となって実施する日本語・日本文化ワ
モンゴル科学技術大学
2016
42
ークショップに受け入れ研修生たちが参加する機会を滞在中に持ち，オリエンテーションタスクや交流授業
一回の国際交流を通す共同研究プロジェクトでは，
を通して日本人学生と交流したり協働したりする機会
授業および理論に約 32 時間，専門技術に約 48 時間，を設け続けていること [7]-[8]，又，国際科学オリンピ
合計約 80 時間を使用し，インターンシップを実施してック挑戦 [9] や国際インターンシップや学会発表
いる．
[10]，国際共同教育の実践 [11]，技術者総合キャリア教
共同研究プロジェクトに参加する学生により良い専
育の実践 [12], 工学実験用複合教材の開発 [13]，専門
門教育を提供するために，2015 年に本校を短期留学で分野での国際交流・共同研究 [14]-[15] など色々な形訪問したモンゴル科学技術大学の学生らと本校の学生で進んでいる．
らに対して初めて、共同研究プロジェクトプログラム
弓削商船高等専門学校においては，平成 22 年 3 月，
内で，小プロジェクトを設置する試みを行った．このタ イ 王 国 ナ コ ン パ ノ ム 大 学 (Nakhon Phanom
小プロジェクトとは、一般的な技術教育に留まり、一University), 平成 26 年 9 月，モンゴル科学技術大学・
般的なテーマについて参加学生全員が 1 つのテーマで動力工学校 (School of Power Engineering, Mongolian
共同研究を行うのではなく、学生の各々の専門分野にUniversity of Science and Technology)，平成 27 年 8
準じて小プロジェクトを立ち上げ、それぞれの学生が月，モンゴル科学技術大学・交通機械工学校 (School of
異文化の中でより深い次元で共同研究が出来るように
Mechanical Engineering and Transportation,
したものである。この小プロジェクトに対しては授業
Mongolian University of Science and Technology) とおよび理論に約 8 時間，専門技術に約 16 時間，合計約
国際交流協定を締結した．本協定では，両校の教員・研
24 時間を利用して実施するように定めた．本小プロジ
究者および職員の相互交流訪問，学生の相互交流派遣・
ェクトについては、行われた専門教育が非常に良かっ
受け入れ，共同研究と共同開発の推進などについて交た，効果的だったとのと評価を参加した短期留学生，
流を促進することを目的としている．
引率教員や MUST 動力工学校長や MUST 交通機械工
今まで，国際交流を通してプロジェクトで得た成果
学校長らから得た。共同研究プロジェクトの中に小プを国際会議 [16]，高専教育論文 [4] や弓削商船高等専
ロジェクトを設置するのは，学生らに専門教育を提供
門学校の紀要 [17] に報告している．
するのに適した方法だと判断されたので 2016 年に本共同研究プロジェクトには，希望者から成績が2.3 以校を訪問したモンゴル科学技術大学の学生の共同研究
上の学生を選び参加させている．本専門技術教育を受
プロジェクトの中に小プロジェクトを再度設置し，実けた学生の人数や実施した年度を表 1 と表 2 に示す．
施した．
本校の学生が MUST を訪問した際の本校学生の学
表 1 教員・学生の派遣情報
習成果・研究結果については [17] に記載してある。本年
学生数 教員数
訪問先教育機関稿では，今日までに取り組んで来た共同研究プロジェ
クトを通して行った専門教育について報告する．
ナコンパノム大学
2012
7
3
2014

8

3

ナコンパノム大学

2015

8

2

モンゴル科学技術大学

2016

3

1

モンゴル科学技術大学

2016

4

1

ナコンパノム大学

2017

5

1

モンゴル科学技術大学

２． 目的
本校学生そして本校を訪問した学生に専門技術を体験できる機会を与え，学生が実物を活用して理論の適用について学ぶ事ができる専門教育を行う．具体的には：学生の派遣あるいは，受入れ前に小プロジェクト

53弓削商船高等専門学校

紀要[7] 行が学生にもたらす効果，論文集「高専教育」第35 号，pp.389-394 (2012)[8] 矢澤睦，伊勢英明，久保田佳克： タイ研修生受け入れ事業における日本語・日本文化ワークショッ
プへの取り組み，論文集「高専教育」第 32 号，pp.927-932 (2009)[9] 矢澤睦，久保田佳克，伊勢英明： タイ研修生受け入れ事業における日本語・日本文化ワークショッ
プへの取り組みⅡ，論文集「高専教育」第 35 号，pp.695-700 (2012)[10] 三木功次郎，直江一光，北村誠，岡田佳栄，宇田亮子，名倉誠，長瀬潤，榊原和彦，新野康彦，山口賢一，松尾賢一： 国際科学オリンピック挑戦へのサポートとその教育的効果，論文集「高専教育」
第 33 号，pp.667-672 (2010)[11] 久保川晴美，薮木場，杉山明，曽利仁： 津山高専
一大連東軟息学院交流活動における研究発表の学生への効果，論文集「高専教育」
第 36 号，pp.679684 (2013)[12] 松田奏保，石川希美： 学術交流協定校との国際共同教育の実践，論文集「高専教育」
第 33 号，pp.733738 (2010)[13] 青木明子，福永圭悟，田中孝典，本田久平，岩本光弘，中道つかさ： 異文化体験を通した国際技術者総合キャリア教育―東南アジアからの卒業留学生を核とした実践的総合キャリア教育，論文集「高専教育」第 33 号，pp.905-910 (2010)[14] 大庭勝久，長谷川輔： 国際技術協力を通した工学
実験用複合教材の開発，論文集「高専教育」第 35号，pp.395-400 (2012)[15] 田中孝典，亀野辰三，高見徹，東野誠： シンガポール・ポリテクニク校との専門学科間相互交流の取組について，論文集「高専教育」
第 35 号，pp.691694 (2012)[16] 亀野辰三，田中孝典，東野誠： グローバル人材育成のための専門学科間国際交流の試み，論文集「高専教育」第 34 号，pp.871-875 (2011)[17] Supachai Prainetr, Daosakul Konyoung,Tomonori Tabusa, Toshio Mukai and Koichi
Kuzume ： Development of Environmental
Survey Robot for the Mekong River ， 4thInternational Conference on Informatics,
Environment, Energy and Applications, pp. 6367, Volume 82 of IPCBEE, (2015)[18] Ganbat Davaa, 葛目幸一，藤本隆士，Sarangerel
Khayankhyarvaa, Boldbaatar Dalai andOdonkhishig Burenjargal：ウランバートル市の大気汚染物質の測定（－国際交流協定による文化

第 40 号（平成 30 年）

交流・共同研究の実践－），弓削商船高等専門学校
紀要，第 39 号，pp.63-69 (2017)

54

弓削島の大気汚染物質の測定－国際交流協定による文化交流・共同研究の実践－
ダワァ ガンバット*１, 葛目 幸一*２, 高木 洋*２, ジャンバル オダゲレル*３，
若松 純子*３，ハヤンヒリワ－ サランゲレル**１, ダライ ボルドバートル**２,
アムガランバートル バットエレデネ**１，バダラチ バヤルスレン**２

Measurement of the Air Pollutants in Yuge Village―International Exchange Program Between National Institute ofTechnology, Yuge College and Mongolian University of Science andTechnology―
Ganbat Davaa*1, Koichi Kuzume*2, Hiroshi Takagi*2, Odgerel Jambal*3
Junko Wakamatsu*3, Sarangerel Khayankhyarvaa**1, Boldbaatar
Dalai**2, Bat-Erdene Amgalanbaatar**1, Bayarsuren Badarch**2
Abstract
An International Exchange Agreement between the National Institute of Technology, Yuge College (NITYC) andthe Mongolian University of Science and Technology (MUST) had been established in September 2014. Thisagreement is to promote undertaking activities for the educational exchange and cooperation in research and otherrelated fields between the two institutions. Based on the agreement, we planned to execute a co-project,“Measurement of the air-pollution substances on Yuge island”. The purpose of this project was to utilize the brief
visits of international students as an opportunity to motivate them to become more aware of environmental
problems faced at diverse locations around the world. In this paper we report an international education program
held for cultural understanding between the students from Mongolia and Japan. We also present some of themeasurement results of PM2.5, PM10 and OBC concentrations on Yuge island.

１． まえがき
高等教育機関では，急速に進む社会や産業界のグローバル化の中で，活躍する人材の育成が推進されている [1]． 独立行政法人国立高等専門学校機構の第 2 期中期計画においても，第 3 期中期計画においても，留学生の受け入れの増強や，教員と学生の国際交流への積極的な取組みが推進されている．各高専では，グローバルに活躍する人材を育成するために，短期留学やインターンシップおよび技術協力など海外の機関と国際交流締結などの取り組みが行われている．独立行政法人国立高等専門学校機構の報告によると，各高専が個別に海外の教育機関と締結している交流協定は，平成 23 年度時点で 24 件が新たに締結されて 45 校 147 件[2]，平成 24 年度時点で 19 件が新たに締結され 46 校
155 件 [3]，平成 25 年度時点で 26 件が新たに締結され47 校 183 件 [4]，平成 28 年度時点では合計 228 件 [5]まで増加しており, 年間平均 16～23 件ずつ交流協定が*1 弓削商船高等専門学校電子機械工学科, (Department of Electronic
Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Yuge College)*2 弓削商船高等専門学校情報工学科, (Department of Information Scienceand Technology, National Institute of Technology, Yuge College)*3 弓削商船高等専門学校, (National Institute of Technology, Yuge College)**1 モンゴル科学技術大学動力工学科, (School of Power Engineering,
Mongolian University of Science and Technology)**2 モンゴル科学技術大学交通機械工学科, (School of Mechanical Engineeringand Transportation, Mongolian University of Science and Technology)

平成 29 年 11 月 30 日受理

55
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

学校 (NITYC) との教育・学術交流に関する国際交流
増加している．
．国際交流協定調印式にモ
各高専では，様々な国際交流に関する活動を行われ 協定調印式を行った（図 1）ており，それらについて報告が多くなされている．国 ンゴル科学技術大学・交通機械工学校側から学校長ダ際交流活動は,学生の語学能力や満足度が向上するよう ン ジ フ ウ ・ ツ ロ モ ン バ ー ト ル (Tsolmonbaatarに長期的に語学研修や異文化交流に取り込むこと [6]- Danjkhuu) ， 副 学 校 長 ジ ャ ン バ ・ ハ シ バ ッ ト[7], 受け入れ研修生たちの滞在中，総合学科系の教員 (Khashbat Jamba) と各学科長が参加した．その後，を中心に実施する日本語・日本文化ワークショップに 両学校の教育・研究・国際交流について情報交換した．
参加する機会を持ち，オリエンテーションタスクや交 （図 2）
流授業を通して日本人学生と交流したり協働したりする機会を作り続けていること [8]-[9]，又は国際科学オ
リンピックへの挑戦や [10]，国際インターンシップや学会発表[11]，国際共同教育の実践 [12]，技術者総合キ
ャリア教育の実践 [13]，工学実験用複合教材の開発[14]，専門分野での国際交流・共同研究 [15]-[16] など
様々な形で進んでいる．
弓削商船高等専門学校においては，平成 26 年 9 月，
モンゴル科学技術大学・動力工学校 (School of PowerEngineering, Mongolian University of Science andTechnology)，平成 27 年 8 月，モンゴル科学技術大学・
交通機械工学校 (School of Mechanical Engineering
図 1 国際交流協定調印式
and Transportation, Mongolian University of Scienceand Technology) と国際交流協定を締結した．本協定
では，両校の教員・研究者および職員の相互交流訪問，学生の相互交流派遣・受け入れ，共同研究と共同開発の推進などについて交流を促進することを目的としている．
協定締結後，
本校の教員・学生が平成 27 年 8 月，
平成 28 年 8 月にモンゴル科学技術大学を訪問し，モン
ゴル科学技術大学の教員・学生を平成 27 年 11 月，平成 28 年 11 月に本校に受け入れて国際交流・共同研究を行った．
本稿では，国際交流協定の目的とする文化交流，国際コミュニケーション能力の育成を目的とする取り組みと，両校の学生たちで行った共同研究プロジェクトについて報告する．
図 2 両学校の国際交流について情報交換
２． モンゴル科学技術大学との国際交流の概要
平成 26 年 9 月 17 日，本校の副校長（校長代理）葛目幸一と国際交流推進室長ダワァ・ガンバットが訪問
し，モンゴル科学技術大学・動力工学校 (School ofPower Engineering, MUST・SPE) と弓削商船高等専
門学校 (NITYC) との教育・学術交流に関する国際交流協定調印式を行った [17]．
平成 27 年 8 月 21 日，本校の電子機械工学科長（校長代理）藤本隆士と国際交流推進室長ダワァ・ガンバ
ットが訪問し，モンゴル科学技術大学・交通機械工学
校 (School of Mechanical Engineering andTransportation, MUST・SMET) と弓削商船高等専門

２．１ モンゴル科学技術大学・交通機械工学校(MUST・SMET) について
1969 年モンゴル国立大学（National University ofMongolia）に Polytechnic が創立され，その中で機械工学部が設置された．1992 年，モンゴル国立大学
Polytechnic 機械工学部を前身としたモンゴル工科大学（Mongolian Technical University）が発足され、モンゴル国立大学から独立運営される事となった。同年に交通工学校を設置された．1994 年、交通工学校から
交通機械工学校 (SMET) になり，
現在，
学部生約 2000
人，大学院博士前期課程に約 150 人，大学院博士後期課程に約 50 人の学生が所属している．またおよそ 100
人の教職員が教育・研究活動にあたっている．

56
弓削島の大気汚染物質の測定－国際交流協定による文化交流・共同研究の実践－

２．２ 今日までの国際交流についての国際交流活動の内容を表 3 に示す．11 月 4 日には，国際交流事業の目的は，文化交流と共同研究プロジ 歓迎会が実施され（図 3），互いの学校紹介（図 4）やェクトを定期的に続けることである．本校の学生にと 自己紹介を通じて，和やかな国際交流のひとときが持って日本国内では体験しえない「大草原での生活体験」 たれた．短期留学生たちは滞在中に，本校電子機械工を通して「モンゴルの遊牧文化」について理解し、他国 学科，情報工学科の研究室において，共同研究プロジ
での生活形態・産業状態・環境保全の取り組みの度合 ェクトに取り組むほか，商船祭でのお国料理紹介（図いを理解すること，MUST の学生にとっては大草原で 5），日本家庭におけるホームステイ体験（図 6），書道は体験しえない「海原のそばでの生活体験」を通して 体験（図 7），尾道，福山，広島方面への研修旅行（図「日本文化」の理解すること，また両校の学生にとっ 8）を通じて，本校の教員、学生と交流を深めた．
て異文化に対する相互理解を深め，さらに各国文化の本校を訪問した MUST の教員・学生は，初めて見た再発見をすることで，真の「国際人，地球人」となるた 広い海に感動していた．また，本校の練習船「弓削丸」
めの動機付けとすることを目指している．
に乗船体験し，「弓削丸」を見学した（図 9）．初めて船今日までに，本校から MUST へ教員・学生を 2 回派
遣（表 1），MUST から本校に教員・学生を 2 回受入れ
表 3 国際交流実施内容ている（表 2）
．全ての国際交流は、本校と MUST と日付
実施内容の国際交流協定に基づき、学生支援機構（JASSO）の支援により実現した．
11/2 (月)広島空港着，弓削島へ移動，案内
表 1 教員・学生の派遣情報

11/3 (火)福山市，尾道市内観光

11/4 (水)弓削島の大気中の粒子状物質の濃度の測定， 歓迎会

11/5 (木)弓削島の大気中の粒子状物質の濃度の測定，電子機械工学科紹介

11/6 (金)

弓削島の大気中の粒子状物質の濃度の測定，情報工学科紹介

11/7 (土)商船祭，モンゴルの伝統料理を紹介，
ホームステイ

11/8 (日)商船祭，モンゴルの伝統料理を紹介，
ホームステイ

11/9 (月)弓削島の大気中の粒子状物質の濃度の測定，商船工学科紹介

11/10 (火)弓削島の大気中の粒子状物質の濃度の測定，書道体験

11/11 (水)

帰国

年

学生数

教員数

期間

2015

8

2

8 月 18 日～8 月 31 日

2016

3

1

8 月 18 日～8 月 31 日

表 2 教員・学生の受入れ情報
年

学生数

教員数

期間

2015

5

2

11 月 2 日～11 月 13 日

2016

4

1

11 月 2 日～11 月 11 日

２．３ 国際交流事業
本校の学生が MUST を訪問した際の本校学生の学
習成果・研究結果については [16] に記載してある。本稿では、MUST からモンゴルの学生が本校を訪問した
際の詳細を記載する。
MUST からの教員と短期留学生を受入れた 2016 年

図 3 歓迎会における多田教務主事(左)の挨拶

図 4 モンゴル科学技術大学学生による大学紹介

57
弓削商船高等専門学校

紀要

図 5 商船祭でのモンゴルの文化・お国料理紹介

第 40 号（平成 30 年）

図 9 本校の練習船「弓削丸」乗船体験の中を見学するのはとても面白かったと話し，興奮気味に「弓削丸」の乗組みのメンバーに沢山の質問をしていた．
３． 共同研究プロジェクト

図 6 ホームステイ体験

図 7 書道体験

図 8 広島平和記念資料館の前

３．１ 共同研究プロジェクトの背景
近年，国境を越えた大気汚染は，地球規模の問題に発展し，環境に関する教育や研究は益々重要となっている．モンゴルの首都ウランバートルでは，冬になると石炭燃料による暖房や車の排気ガスによる大気汚染の問題が深刻化している．一方，日本においても，大気中の粒子状物質の健康への影響が懸念されている．東アジア地域で発生した大気汚染物質は，長距離輸送に
より日本列島に流れ込むことが報告されており[18]、越境汚染が深刻な問題となっている．また，大気汚染物
質は日本国内でも工場や自動車排出ガスなどの人為発生源や、土壌・火山などの自然発生源があり，様々な粒子状物質が浮遊している．大気汚染物質の中でも粒径2.5 [μm] 以下の微小粒子状物質 (PM2.5) は吸入すると気道に炎症反応を生じるなど，呼吸器系に悪影響を及ぼすことが知られている [19]．このような背景のもと，本共同研究プロジェクトでは，「大気中の粒子状物
質の濃度測定」を両校の教員と学生が共同で実施することにした．
３．２ 大気中の粒子状物質の濃度測定結果
本共同研究プロジェクトに使用されている大気中の粒子状物質測定装置 (SPM-613D, KIMOTO 社製，大阪) は本校の屋上に設置されている（図 10）．図 11～
図 13 には粒子状物質測定装置を細かく示した．本装置
では PM2 5 (Particulate Matter)，PM10，OBC (Optical
Black Carbon)，O3，NO2， NO，NOx，SO2，密度をそれぞれ 24 時間測定することができる．
単位は PM2 5，
PM10 と OBC は [μg/m3] で O3，NO2， NO，NOx と58
弓削島の大気汚染物質の測定－国際交流協定による文化交流・共同研究の実践－

図 10 質量濃度測定

図 14 粒子状物質測定器について先生が説明した

図 11 質量濃度測定器のインパクタ

図 15 粒子状物質測定について先生が説明した

図 12 粒子状物質測定装置のシリンダー

図 16 粒子状物質測定中

図 13 粒子状物質測定装置のモニター

図 17 粒子状物質測定が出来るようになった62
弓削島の大気汚染物質の測定－国際交流協定による文化交流・共同研究の実践－

芳： 学生の海外研修と国際交流の推進，論文集 [18] 茶谷聡，森川多津子，中塚誠次，松永壮：3 次元「高専教育」第 33 号，pp.631-635 (2010)
大気シミュレーションによる 2005 年度日本三大[7] 久保田佳克，矢澤睦，小松京嗣，千葉慎二，海野
都市圏 PM2 5 濃度に対する国内発生源・越境輸送
啓明，高橋薫： 国際交流を中心とした海外研修旅の感度解析，大気環境学会誌，第 46 号，pp.101行が学生にもたらす効果，論文集「高専教育」第110 (2011)
35 号，pp.389-394 (2012)[19] 島正芝：呼吸器系に対する微小粒子状物質[8] 矢澤睦，伊勢英明，久保田佳克： タイ研修生受け(PM2.5) の影響，医学のあゆみ，第 247 号，入れ事業における日本語・日本文化ワークショッ
pp.667-672 (2013)
プへの取り組み，論文集「高専教育」第 32 号， [20] 余田佳子，高木洋，若松純子，大谷成人，島正芝：
大気汚染物質が喘息およびアレルギー症状を有pp.927-932 (2009)[9] 矢澤睦，久保田佳克，伊勢英明： タイ研修生受けする者の肺機能に与える急性影響，アレルギー，
入れ事業における日本語・日本文化ワークショッ
64（2），pp.128-135 (2015)
プへの取り組みⅡ，論文集「高専教育」第 35 号，pp.695-700 (2012)[10] 三木功次郎，直江一光，北村誠，岡田佳栄，宇田亮子，名倉誠，長瀬潤，榊原和彦，新野康彦，山口賢一，松尾賢一： 国際科学オリンピック挑戦へのサポートとその教育的効果，論文集「高専教育」
第 33 号，pp.667-672 (2010)[11] 久保川晴美，薮木場，杉山明，曽利仁： 津山高専
一大連東軟息学院交流活動における研究発表の学生への効果，論文集「高専教育」
第 36 号，pp.679684 (2013)[12] 松田奏保，石川希美： 学術交流協定校との国際共同教育の実践，論文集「高専教育」
第 33 号，pp.733738 (2010)[13] 青木明子，福永圭悟，田中孝典，本田久平，岩本光弘，中道つかさ： 異文化体験を通した国際技術者総合キャリア教育―東南アジアからの卒業留学生を核とした実践的総合キャリア教育，論文集「高専教育」第 33 号，pp.905-910 (2010)[14] 大庭勝久，長谷川輔： 国際技術協力を通した工学
実験用複合教材の開発，論文集「高専教育」第 35号，pp.395-400 (2012)[15] 田中孝典，亀野辰三，高見徹，東野誠： シンガポール・ポリテクニク校との専門学科間相互交流の取組について，論文集「高専教育」
第 35 号，pp.691694 (2012)[16] 亀野辰三，田中孝典，東野誠： グローバル人材育成のための専門学科間国際交流の試み，論文集「高専教育」第 34 号，pp.871-875 (2011)[17] Ganbat Davaa, 葛目幸一，藤本隆士，Sarangerel
Khayankhyarvaa, Boldbaatar Dalai andOdonkhishig Burenjargal：ウランバートル市の大気汚染物質の測定（－国際交流協定による文化交流・共同研究の実践－），弓削商船高等専門学校
紀要，第 39 号，pp.63-69 (2017)

63

材料押出法で作製したポリエーテルエーテルケトン造形体の機械的性質
福田 英次*

Mechanical Property of Polyether ether ketone Products
Fabricated by Material Extrusion
Hidetsugu Fukuda*
Abstract
The Polyether ether ketone (PEEK) is a kind of super engineering plastics, and has good mechanicalproperties and high heat resistance. In this study, the mechanical properties of PEEK products fabricatedby material extrusion were examined. Tensile tests were carried out by the mechanical testing machine.
Tensile strength of PEEK products fabricated by material extrusion process was about 72 MPa, less than
the typical value of molded PEEK.

１．緒 言のように柔らかい樹脂や透明性の高い樹脂，金属粉末
や炭素繊維を混ぜた樹脂などその種類は年々増加して付加製造 (Additive manufacturing) は，3 次元モデ いる．
ルデータを 2 次元のスライスデータに変換して，その熱可塑性樹脂の１つにポリエーテルエーテルケトン
データに基いて断面形状を作製し，それを積み重ねて (Polyether ether ketone)（以降，PEEK と記述する）
いくことで３次元構造物を作製する技術である．付加 がある．PEEK は，スーパーエンジニアリングプラス
製造は，従来の加工方法では困難であった複雑な３次 チックの１つで，フェニルケトンとフェニルエーテル
元構造体や多孔質体，傾斜構造体を 3 次元モデルデー の組み合わせた構造からなる結晶性高分子で，耐熱性，
タから直接作製できることから次世代の製造技術とし 機械的性質，耐摩耗性，耐疲労特性に優れており，金属て自動車分野，航空宇宙分野，医療分野などで期待さ 材料と比較して軽量であることから，自動車分野，航れている[1]-[5]．
空宇宙分野，医療用分野において金属代替材料として
現在，ASTM (American Society for Testing and 有望視されている[8-12]．したがって，材料押出法で，一Materials) International では，付加製造の方法を，1) 般的な成形方法で作製されるPEEK成形体と同等以上
材料押出法，2) 液槽光重合法，3) 材料噴射法，4) 結 の特性をもつPEEK造形体を作製することができれば合剤噴射法，5) 粉末床溶融結合法，6) シート積層法， 自動車分野，航空宇宙分野，医療用分野において，これ
7) 指向性エネルギー堆積法の７つに分類している [6]． までの加工方法では作製困難であった形状の実用製品その１つである材料押出法は，フィラメント状の熱可 が作製可能となる．しかし，PEEK の融点が，材料押塑性樹脂を高温に熱したノズルに通して溶融し，ノズ 出法で使用される主流の樹脂のそれと比較して高いこルあるいは造形テーブルを制御しながら，造形テーブ となどの理由から，材料押出法で作製した PEEK 造形
ルの上に積層造形することで３次元構造物を作製する 体に関する研究報告は極めて少ない[13]．
そこで，本研究では，材料押出法で PEEK 造形体の（図１）[7]．材料押出法の基本特許が 2009 年に切れたこともあり，低価格化が進み，広く普及した．材料押出 作製を試みるとともにその機械的性質を引張強度試験
法では，アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン にて評価した．
(ABS : Acrylonitrile butadiene styrene ) やポリ乳酸( PLA : Polylactic Acid ) が主流であるが，近年，ゴム*電子機械工学科

平成 29 年 11 月 30 日受理67
材料押出法で作製したポリエーテルエーテルケトン造形体の機械的性質

Variation of Crystallographic Parameters in
PEEK with Heat Treatment Temperature,
European Polymer Journal, 33-6, 913-918,(1997)[13] C. Yang, X. Tian, D. Li, Y. Gao, F. Zhao, C. Shi :Influence of thermal processing conditions in 3D
printing on the crystallinity and mechanicalproperties of PEEK material, Journal of
Materials Processing Tech., 248, 1-7, (2017)[14] 前田 光男：図解プラスチック成形材料 4－5 ポ
リエーテルエーテルケトン, 149-152, (2011)[15] C.L. Wei, M. Chen, F.E. Yu : Temperature
Modulated DSC and DSC Studies on the Origin
of Double Melting Peaks in Poly (ether ether
ketone), Polymer 44-26, 8185-8193 (2003)

68

2017 年のマルク・アンボン情勢に関する覚書
河野 佳春*

Memorandum about Political Situation of Maluku in 2017
Yoshiharu Kawano *Abstract
As of 2017 Political Situation of Maluku is relatively peaceful. But sporadically manytipe of incitents have happened. (1) Some Violence incident have been between neighboring villages. In
most cases those incidents have happened between same religion villages. (2) Still now many people
secretly have many weapons, for example guns, bombs and Sharp weapons. And perhaps it is important
thing that Indonesian Army (Tentara Nasional Indonesia) has executed the project of Green and Blue Gold
(Emas hijau dan Emas Biru), this is program for regional peace through agricultural and fisherydevelopment.
Pada 2017 Situasi Politik Maluku relatif damai. Tapi secara sporadis banyak tipe incitents telah terjadi.
(1) Beberapa insiden kekerasan terjadi di antara desa-desa tetangga. Dalam kebanyakan kasus, insiden
tersebut terjadi di antara desa agama yang sama. (2) Masih sekarang banyak orang diam-diam memiliki
banyak senjata, misalnya senjata api, bom dan senjata tajam. Dan mungkin penting bahwa Tentara
Nasional Indonesia telah melaksanakan proyek Green and Blue Gold (Emas Hijau dan Emas Biru), ini
adalah program perdamaian regional melalui pengembangan pertanian dan perikanan.

１．はじめに

独立前後に元植民地軍兵士を中心にインドネシア共和国からの分離をもとめる南マルク共和国運動がおこり、いまだに分離主義が根強いとも誤解されているが、１．１ アンボン地域
実際にはイスラム教徒はもちろんキリスト教徒におきても、親オランダ意識や分離主義は支配的ではない。
本稿が対象とするアンボン地域は、インドネシア共
１９９９年以来多大の犠牲を出し、周辺地域からの和国マルク州の州都アンボン市を中心とする地域で、 義勇兵が殺到した地域紛争に、上述のような誤解が大アンボン島とルアシ諸島およびセラム島南西部（行政 きく影響した。
区分で言えばアンボン市と中マルク県）である。
当該地域はマルク諸島の中部で、本来のスパイス生 １．２ ２０１７年１１月の現況
産地ではないが当初はスパイスの集散地あるいは貿易
本稿執筆中の２０１７年１１月現在、地域政治・治船の寄港地として、のちにはオランダの貿易独占の中核的栽培地域かつ行政中心として繁栄した。
安情勢は安定している。２０１１年９月１１日暴動以
植民地時代末期には植民地軍兵士や植民地官吏を多 降は大規模な事件も発生していない。
数供給したため、インドネシア国内で親オランダ的なしかし、紛争が完全に過去の出来事になったかとい
キリスト教徒多数地域と誤認されている。しかし、実 うとそうも言えない。２００２年のマリノⅡ合意以降
際にはキリスト教徒とイスラム教徒の人口比はおおよ アンボン地域紛争はおおむね終息にむかったが、爆弾
そ６：４で両者の勢力は拮抗している。
事件や大規模暴動が散発的間歇的に発生し、宗教対立*総合教育科

平成 29 年 11 月 30 日受理

69
弓削商船高等専門学校

紀要を扇動する例も継続的に散見する。
地域紛争との継続性はあいまいだが、主としてキリスト教徒同士、イスラム教徒同士による村落紛争は２
００２年以降絶え間なく続いており、地域内のどこか
ではその種の紛争が発生している。
おそらくそのような情勢ゆえに、地域住民の多くは現在まで銃・刀剣・爆弾など武器を隠し持っており、しばしば当局が押収したり、当局に自発的に提出されたりしている。
このような地域情勢を受けて、行政当局や軍・警察、
宗教指導者、地域指導層が紛争防止、和解・融和促進の試みを、現在も続けている。なかでも特筆すべきなのは、「緑の黄金・青の黄金」計画である。
同計画は軍が主導する村落紛争和解計画で、農業漁業の開発をすすめることで、地域経済を豊かにして紛争の再発を防ぎ、和解融和をすすめようとするものである。軍が主体であることと、開発による紛争抑止計
画である点で、従来の和解融和の試みと大きく異なっている。

第 40 号（平成 30 年）（１）13 日アンボン市内バトゥ・メラ、ゲドゥン・プ
ティで銃撃、一人が死亡一人が太ももに銃創。
きっかけは若者の強盗暴行被害で、バトゥ・メラの二人の住民銃撃から、3 時ごろバトゥ・メラに群衆、警察の威嚇発砲の流れ弾で住民二人負傷。GMBI 事務所
焼き討ち 20 人逮捕。
背景については、バトゥ・メラの若者とアンボン市
内在住のカイロロ村若者の抗争説あり、カイロロの若者らの携帯電話強盗団が背景か？
14日警察はマルディカ市場ゲドゥン・プティを捜索、
カイロロ住民の店舗・倉庫複数を閉鎖。武器なども押収。今後ゲドゥン・プティに 10 名ほどの警察官・兵士常駐。[4]（２）11 日コンパス報道、マルク州ブル県ボタッ金山
で再び違法採掘。すでに 2 千人以上。軍撤退後すぐに再開。深刻な環境被害懸念、軍再駐留が必要。[5]（３）15 日午後 10 時マルク州アンボン市バトゥ・メ
ラ住民らが北東から市内中心に向かう幹線道路を封鎖。
地域の高校生一人が死亡した 13 日住民衝突について
１．３ 本稿の目的の早急な捜査求めて。封鎖は地域有力者の説得で朝に本稿はこのような地域の現状を、最近約１年間の出 は解除。[6]来事を時系列にしたがって詳述し、現状の問題点を指（４）27 日早朝マルク州アンボン市ヌサニウェ郡クダ
摘しようとするものである。
マティ地区カヤドゥ博士通りの小学校校庭旗竿に、RMS（南マルク共和国）旗掲揚。類似事件は前にもあり、住民は警備員が必要と語る。[7]２．最近１年の出来事
２．３ ２０１７年２月
２．１ ２０１６年１２月
24 日マルク州サイド・アッサガティ知事が中央政府警（１）19 日朝、アンボン市内マルディカの銀行前で偽 察長官に、ブル島ボタッ金山閉鎖を要求。[8]爆弾。中に「最初の脅し（警告？）」の紙片あり。[1]２．４ ２０１７年３月（２）25 日アンボン市バグアラ郡ナニア地区で、銀行爆破脅迫容疑者を逮捕。容疑者はウィラスマン・ルク （１）中マルク県レイ・ヒトゥ郡テラガ・コドック村住ア（別名シャラフディン・アリンドゥニシ）31 歳、中 民が、銃など武器を軍に提出。[9]マルク県土地課職員。ISIS を自称し複数の銀行に脅迫状。逮捕時に（偽？）爆弾材料や脅迫状押収。[2]（２）東南スラウェシ州で、マルク紛争難民数百人が断食月前の援助金支給要求。現在同州には約 53.839 世（３）27 日マルク州アンボン市のマルク・シティ・モ 帯の難民。[10]ールで爆弾らしき不審物発見。当局爆弾処理班が処理分析中。[3]（３）17 日マルク州アッサガフ知事はブル県ボタッ金山の閉鎖：採掘施設採掘者排除を決定。同地では過去
２．２ ２０１７年１月
20 回以上排除が繰り返されている。[11]702017 年のマルク・アンボン情勢に関する覚書（４）２８日マルク州アンボン市下シリマウ郡バトゥ・
メラ村クブン・チェンケの鶏小屋で鉄パイプ爆弾 17 本 （２）7 日マルク州アンボン島ヒトゥ南部バトゥ・コネ
発見、警察が処理。隣保組長によると、小屋の持ち主の ンで青年グループ紛争、二人負傷。きっかけはミニバ（ヒトゥ村とカイロロ村の青建設作業員は 2015 年以前から不在。土地は共有地。 ス運転手が刺された事件。
年）[20][12]
２．５ ２０１７年４月（３）13 日マルク州アンボン市ムルデカ広場で約千人の蝋燭集会。ジャカルタ知事アホックへの支援を表明（１）元ジェマ・イスラミヤの国際紛争犯アリ・ファウ し、法の公正を求めて。当局の制止にもかかわらず集
ジの平和貢献。東ジャワに元テロ犯罪者とその子供の 会は平静に盛大に。[21]ための教育・再教育施設設立。[13]（４）アンボン市ポカ村バトゥ・コネン集落事件その（２）5 日アンボン市バトゥ・メラ村でのプサントレン 後。カイロロ村指導者や最初の被害者家族は警察の捜設立に際し、グス・ショラ（ KH Sholahudin Wahid ） 査に不信と不満。最初の事件目撃者が二度目の事件前
は、2017 年選挙に向けて宗教的融和の維持を希望。イ に覆面の四人組に殴打脅迫される事件あり。警察によスラム寄宿塾はテロリズムを推進するのでなくテロリ る保護を求めている。捜査能力にも不信感。背後の黒ズムを如何にいけないかを教える。
幕逮捕希望。[22][14]２．７ ２０１７年６月（３）11 日マルク州アンボン市テルック・アンボン郡
バトゥコネン地区の土地争いで一人死亡 3 人負傷。中 （１）インドネシア 10 日マルク警察発表、 HTI の活
マルク県レイ・ヒトゥ郡ヒトゥ村の青年グループが、 動については監視を続けている。フィリピン南部の係争地での建設禁止の幟を持って来訪、対立相手がこ ISIS や MAUTE との連携を警戒。[23]れを遮り、激しい口論から暴力沙汰に発展。
現在軍警察多数が現地をコントロール。[15]（２）4 日マルク州知事サイド・アッサガフが、南ブル県知事からは住民の ISIS 加入情報無しと言明。
（４）17 日中マルク県サパルア郡ポルト－ハリア村境 先月 30 日会議で警察幹部より一部住民を捜査中とので 1 件、18 日西セラム県西セラム郡ワエサム村で二件 情報有り。[24]の爆発。住民は一時道路封鎖。警察の説得に応じ 1 週
間以内の犯人検挙を条件に封鎖解除。犯人がバイクに （３）22 日インドネシアウラマ協議会マルク支部がム乗っていた以外は不明。[16]スリム若者等に、ラマダン中の夜間集団走行を行わないよう呼びかけ。[25]（５）オランダ 25 日ミッデルブルフ 25 日マルク人共同体が南マルク共和国（RMS）独立記念日行事。[17] （４）２５日マルク州中マルク県レイ・ヒトゥ郡ワカ
ルーヒトゥ村民闘争事件について、サイド・アッサガ（６）３０日マルク州中マルク県ハルク郡アボル村長 フ州知事は法的収拾を要望。同事件は交通事故きっか「マルク州住民はインドネシア共和国統一防衛の最前 けに 3 人が殺害。[26]
線に立つ用意がある。
」アボル村は紛争末期から終息期に、毎年さかんに南マルク共和国旗掲揚を行った。10 （５）25 日マルク州西セラム県カイラトゥ郡カイラト
年経過してなおこのように言わなければならない。
[18] ゥ村でハトゥレナ集落とクラパ・ドゥア集落住民が乱闘。きっかけはハトゥレナ青年がクラパ・ドゥアで袋
２．６ ２０１７年５月
だたきにあったこと。
（従来より酒の上の乱闘しばしば）[27]（１）２日マルク州中マルク県レイ・ヒトゥ郡ラリケ
村ワイプティ集落で、郡警察が辰砂（赤色硫化水銀） （６）26 日マルク州中マルク県レイ・ヒトゥ郡のヒト
17t を押収。州外に違法移出。恐らく多くは違法金採掘 ゥーワカル村境に陸軍と警察合同部隊が装甲車二台をの選鉱用か。[19]配備。25 日紛争の再発防止に注力。[28]71
弓削商船高等専門学校

紀要

２．８ ２０１７年７月（１）1 日マルク州アサガフ知事、中マルク県レイ・ヒ
トゥ郡ワカル村住民ヒトゥメシン村で４人死亡の衝突について、住民に平静呼びかけ。[29]（２）2 日マルク州アッサガフ知事「箒合戦」（中マル
ク県レイ・ヒトゥ郡ママラーモレラ 2 か村共同儀礼）
席上で発言。地域融和進展を協調。ハルク島カリウ村（同県ハルク郡）教会再建にも言及。
（ガンドン・ボーイと全島社会の協力を協調）[30]
２．９ ２０１７年８月（１）４パティムラ軍管区司令官は、村落和解のための「緑の黄金・青の黄金」開発計画の成果を強調。栽培
漁業と有用樹植林で成果。[31]第 40 号（平成 30 年）

しかし、一般常識に照らしたとき情勢は平穏ではな
いし、発生する事象の構成要素は紛争後変わらない。
そういう点でアンボン紛争が完全解決したとは言い難い。
この一年間で特筆すべき点はやはり前述の通り「緑の黄金・青の黄金」計画であろう。同計画は長期化していたママラーモレラ紛争とハリアーポルト紛争の調停にあたった軍が発案したもので、現状ではマルク州の領域を一部ではみ出すところまで発展している。地域の社会資本の乏しさを勘案すれば、開発によるインセ
ンティブは有効であろう。
ただし、腐敗が深刻なインドネシア軍の事業であるがゆえに、本計画も軍人利権として腐敗しとん挫ある
いは、いっそうの紛争の火種となる危険も懸念される。
引き続き注視したい。
注[1]Teror Bom di Bank BPDM Mardika, Ambon（２）５日マルク州アンボン島ルアシ諸島警察が、6 月 Senin , 19 Desember 2016 23:02,のヒトゥ・メシン村とワカル村紛争を煽動した煽動者 http://lintasterkini.com/19/12/2016/teror-bom-di3 人の最後の一人を西パプア州ファクファクで逮捕。
bank-bpdm-mardika-ambon.html[32][2]Sebut ISIS, PNS Ini Memeras dan Mengancam
２．１０ ２０１７年９月
akan Mengebom BankSELASA, 27 DESEMBER 2016 | 01:07 WIB
署名記事「アンボンから宗教的寛容を学ぶ」
TEMPO
キングファウド大学教授 スマント
紛争後の宗教分離社会からの回復途上にある。ピース [3]Temuan Benda Diduga Bom Bikin Panik
プロヴォケイタグループのほか、宗教指導者も活躍。
Pengunjung Mal di Ambon
教会の清掃や犠牲祭の家畜寄付など協力も始まってい regional.liputan6.com
る。[33]
HomeRegionalMaluku-Papua
Temuan Benda Diduga Bom Bikin Panik２．１１ ２０１７年１０月
Pengunjung Mal di Ambon
Abdul KarimAbdul Karim 27 Des 2016, 19:45 WIB（１）５日パティムラ軍管区司令部はマルク州北マル Liputan6.com, Ambon - Penemuan benda
ク州住民供出の銃器 725 を破壊処分。緑の黄金・青の黄金計画での物資供与と引き換え。[34][4]Bentrok Antarwarga di Ambon, Satu Tewas
Tertembak
http://www.viva.co.id/berita/nasional/870083３．むすびbentrok-antarwarga-di-ambon-satu-tewastertembak
時系列に沿って過去一年間を振り返って、一般的に言って紛争事件が多く消して平穏とは評価できない状 Bentrok Warga Pecah di Ambon, Satu Orang Tewas
況であるにもかかわらず、長年地域情勢を観察してきTertembak
Oleh: Tempo.co
Jumat, 13
た筆者の感覚としては、改めてアンボン地域情勢が平Januari 2017 16:38 WIB
穏に推移したことを確認できた。
https://nasional.tempo.co/read/835725/bentrok-

722017 年のマルク・アンボン情勢に関する覚書

warga-pecah-di-ambon-satu-orang-tewastertembak[9]Sabtu , 04 March 2017, 19:27 WIB
Warga Telaga Kodok Serahkan Senjata Sisa Konflik
Horisontal
Tewaskan Satu Siswa, Bentrok Warga di Ambon
Red: Hazliansyah
Dipicu Perampasan Ponsel
KONTRIBUTOR AMBON, RAHMAT RAHMAN http://www.republika.co.id/berita/nasional/daerah/17/03/04/omailg280-warga-telaga-kodokPATTY
serahkan-senjata-sisa-konflik-horisontal
http://regional.kompas.com/read/2017/01/13/142951
41/tewaskan.satu.siswa.bentrok.warga.di.ambo[10]Beras dan Jagung Tersedia, Mendag Bilang Tak
n.dipicu.perampasan.ponsel
Ada Izin Impor
Ambon ekspres 14 Jan 2017.
Sufiyanto | Rabu, 19/04/2017 02:14 WIB
http://www.jurnas.com/artikel/14932/Kasihan-EksAMBON Ekspres
Pengungsi-Ambon-di-Sultra-Tuntut-Bantuan/
http://ambonekspres.fajar.co.id/2017/01/14/lapakpedagang-dibongkar-polisi/[11]Penambangan Emas Gunung Botak Tutup
Mulai Hari Ini[5]Ribuan Penambang Emas Ilegal Kembali Masuk Liputan6Liputan6 17 Mar 2017, 06:30 WIB
ke Gunung Botak
http://regional.liputan6.com/read/2888990/penamba
KONTRIBUTOR AMBON, RAHMAT RAHMAN
ngan-emas-gunung-botak-tutup-mulai-hariPATTY
ini?utm_source=Desktop&utm_medium=twitte
http://regional.kompas.com/read/2017/01/12/151554
r&utm_campaign=Share_Hanging
71/ribuan.penambang.emas.ilegal.kembali.mas
uk.ke.gunung.botak[12]Gegana amankan 17 bom rakitan di Ambon
Selasa, 28 Maret 2017 / 23:24 WIB[6]Tuntut Pelaku Bentrok Ditangkap, Warga Batu http://regional.kontan.co.id/news/gegana-amankanMerah Blokade Jalan
17-bom-rakitan-di-ambon
KONTRIBUTOR AMBON, RAHMAT RAHMAN
PATTY[13]Ex-terrorist gives land for peace
http://regional.kompas.com/read/2017/01/15/234056 https://www.thestar.com.my/news/regional/2017/04/0
51/tuntut.pelaku.bentrok.ditangkap.warga.batu
3/exterrorist-gives-land-for-peace-plot-will-be.merah.blokade.jalan.
used-to-build-education-centre/[7]Bendera RMS Berkibar di Tiang Bendera Sebuah [14]Gus Sholah Berharap Masyarakat Menjaga
SD di Ambon
Kerukunan Beragama Noer Ardiansjah Apr
KONTRIBUTOR AMBON, RAHMAT RAHMAN
06 2017, 08:46
PATTY
https://merahputih.com/post/read/gus-sholahhttp://regional.kompas.com/read/2017/01/27/090102
berharap-masyarakat-menjaga-kerukunan51/bendera.rms.berkibar.di.tiang.bendera.sebua
beragama
h.sd.di.ambon
AMBOINA Gus Solah: Pondok Pesantren Bukan[8]Gubernur Maluku Minta Kapolri Tutup Tambang
Ladang Terorisme
di Gunung Botak Jumat, 24 Februari 2017 | ByRedaksiPosted on 6 April 2017 @02:13
12:07 WIB
http://ambonekspres.fajar.co.id/2017/04/06/gushttp://www.netralnews.com/news/nusantara/read/57
solah-pondok-pesantren-bukan-ladang856/gubernur.maluku.minta.kapolri.tutup.tamb
terorisme/ang.di.gunung.botak

73
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）[15]Sekelompok Pemuda Serang Warga di Ambon, 1
Tewas dan 3 Luka-Luka
ant, Jurnalis · Selasa 11 April 2017, 15:09 WIB
https://news.okezone.com/read/2017/04/11/340/16644
75/sekelompok-pemuda-serang-warga-diambon-1-tewas-dan-3-luka-luka[18]30 April 2017, 18:46 WIB
Raja Aboru: Hanya Orang Frustrasi yang
Mengibarkan Bendera RMS
Rep: Dea Alvi Soraya/ Red: Bayu Hermawan
http://www.republika.co.id/berita/nasional/umum/17/
04/30/op803t354-raja-aboru-hanya-orang[16]Polisi Selidiki Ledakan 2 Bom Rakitan di Seramfrustrasi-yang-mengibarkan-bendera-rms
Bagian Barat Oleh: Tempo.co
Selasa, 18 April 2017 23:01 WIB[19]Polres Ambon Amankan 17 Ton Batu Bahan
https://nasional.tempo.co/read/867290/polisi-selidikiPembuat Merkuri Ilegal
ledakan-2-bom-rakitan-di-seram-bagian-barat
Abdul KarimAbdul Karim
04 Mei 2017, 03:04 WIB
Teror Bom Usik Ketentraman Warga di Saparua dan http://regional.liputan6.com/read/2940047/polresambon-amankan-17-ton-batu-bahan-pembuatSBB
merkuriKAMIS, 20 APR 2017 16:50 | EDITOR :MUHAMMAD SYADRI
ilegal?utm_source=Desktop&utm_medium=twi
tter&utm_campaign=Share_Hanging
https://www.jawapos.com/read/2017/04/20/124807/te
ror-bom-usik-ketentraman-warga-di-saparua[20]2 Kelompok Pemuda tawuran di Ambon, 2 Orangdan-sbb#.WPm5NXyHF-g.twitter
Alami Luka Bacok
Minggu, 7 Mei 2017 11:57 WIB
Teror Bom di Waesamu
http://www.tribunnews.com/regional/2017/05/07/2Byambon ekspressPosted on 18 April 2017 @19:17
kelompok-pemuda-tawuran-di-ambon-2-oranghttp://ambonekspres.fajar.co.id/2017/04/18/teroralami-luka-bacok
bom-di-waesamu/
Teror Bom di Dua Lokasi
ByRedaksiPosted on 19 April 2017 @00:31
http://ambonekspres.fajar.co.id/2017/04/19/terorbom-di-dua-lokasi/
LINTAS PULAU Pelaku Peledakan Bom Misterius
ByRedaksiPosted on 20 April 2017 @13:06
http://ambonekspres.fajar.co.id/2017/04/20/pelakupeledakan-bom-misterius/

Bentrok Antar Kampung Pecah, Ratusan Warga
Mengungsi ke Markas TNI AL
SELASA, 09 MAY 2017 10:15 | EDITOR :MUHAMMAD SYADRI
https://www.jawapos.com/read/2017/05/09/128752/be
ntrok-antar-kampung-pecah-ratusan-wargamengungsi-ke-markas-tni-al[21]Meski Dilarang, Aksi 1,000 Lilin di Ambon
Berjalan Damai
Oleh: Tempo.co
Minggu, 14 Mei 2017 06:18 WIB
https://nasional.tempo.co/read/875082/meskidilarang-aksi-1000-lilin-di-ambon-berjalandamai[17]Molukkers in Middelburg herdenken uitroepen
republiek RMS
VIDEOMIDDELBURG - De Molukse gemeenschap
in Middelburg heeft dinsdagochtend herdacht
dat op 25 april 1950 op Ambon de Republiek derZuid-Molukken (RMS) is uitgeroepen.
[22]Polisi Lemah Tangani Kasus Batu Koneng Maurits Sep 25-04-17, 08:29 Laatste update: 11:04
https://www.pzc.nl/zeeuws-nieuws/molukkers-inhttp://ambonekspres.fajar.co.id/2017/05/10/polisimiddelburg-herdenken-uitroepen-republieklemah-tangani-kasus-batu-koneng/rms~a0910dbc/?utm_source=twitter&utm_med
ium=social&utm_campaign=socialsharing_web [23]Polda Maluku Pantau Aktivitas HTI

74
2017 年のマルク・アンボン情勢に関する覚書

Ilustrasi massa Hizbut Tahrir Indonesia. (Antara)
Oleh: / PCN | Sabtu, 10 Juni 2017 | 14:50 WIB
http://www.beritasatu.com/nasional/435750-poldamaluku-pantau-aktivitashti.html#.WUIxpmj8STE.twitter

tebar-pesan-kedamaian/[31]Jumat , 04 August 2017, 20:08 WIB'Emas Maluku' Awalnya untuk Desa Konflik, Kini
Menuai Hasil
Rep: Rahma Sulistya/ Red: Budi Raharjo[24]Gubernur Maluku Klaim Wilayahnya Aman dari http://www.republika.co.id/berita/nasional/daerah/17
ISIS/08/05/ou5whj415-emas-maluku-awalnyaLiputan6.comLiputan6.com
untuk-desa-konflik-kini-menuai-hasil
04 Jun 2017, 13:33 WIB
http://news.liputan6.com/read/2977099/gubernur[32]Polisi Ringkus Satu Pelaku Pembunuh Wargamaluku-klaim-wilayahnya-aman-dariLaha
isis?utm_source=Desktop&utm_medium=twitte Sabtu, 5 Agustus 2017 | 22:18 WIB
r&utm_campaign=Share_Top
http://skalanews.com/detail/hukum/kriminal/293337-Polisi-Ringkus-Satu-Pelaku-Pembunuh[25]Kamis , 22 Juni 2017, 11:31 WIB
Warga-Laha
MUI: Jangan Nodai Malam Takbiran dengan Konvoi
Red: Nidia Zuraya[33]Belajar Toleransi Agama dari Ambon
http://www.republika.co.id/berita/ramadhan/kabarLiputan6.comLiputan6.com
ramadhan/17/06/22/orxlcy-mui-jangan-nodai20 Sep 2017, 18:52 WIB
malam-takbiran-dengan-konvoi
http://news.liputan6.com/read/3100627/belajartoleransi-agama-dari[26]kompas ２５ JUNE 2017
ambon?utm_source=Desktop&utm_medium=t
witter&utm_campaign=Share_Top[27]Akibat Bentrok Dua Rumah Dibakar
in News 28/06/2017[34]Kodam Pattimura Musnahkan 725 Senpi Hasil
http://www.sisidunia.com/2017/06/28/akibatPenyerahan Wargabentrok-dua-rumah-dibakar/121784
BY REDAKSI - 6 OCTOBER 2017 | 10:49 PM
http://detak.co/kodam-pattimura-musnahkan-725[28]Tank Anoa dan Barracuda Disiagakan disenpi-hasil-penyerahan-warga/
Perbatasan Dua Desa Pasca Bentrok
in Nasional, Ragam Berita 27/06/2017
http://www.harianindo.com/2017/06/27/209582/tankanoa-dan-barracuda-disiagakan-di-perbatasandua-desa-pasca-bentrok/[29]Sabtu , 01 Juli 2017, 17:28 WIB
Empat Tewas, Gubernur Minta Warga Hentikan'Perang Tarkam'
Red: Agus Yulianto
http://www.republika.co.id/berita/nasional/umum/17/
07/01/osepsj-empat-tewas-gubernur-mintawarga-hentikan-perang-tarkam[30]FEATURES Assagaff Tebar Pesan Kedamaian
Byambon ekspressPosted on 3 July 2017 @09:30
http://ambonekspres.fajar.co.id/2017/07/03/assagaff-

75

材料強度数値シミュレーション教育の実践
木下 つる代*・政家 利彦**・鶴 秀登***

Practice on the simulation by a numerical analysis ofstrength of materials
Tsuruyo Kinoshita* , Toshihiko Masaie** and Hideto Tsuru***
Abstract
Simulations by some numerical analyses have come to be used in various industrial fields with thedevelopment of computer and software. Therefore, it is important for students in advanced course to
educate simulating technique. This paper presents an education of the simulation on strength of materials
by a numerical analysis in the production system engineering course. Analyses are done on basic problems
to understand the Finite Element Method and to examine the accuracy of the results. Moreover, somenumerical calculations on one problem are carried out under different boundary conditions. This paper isuseful for students and engineers in beginning to learn the simulation on strength of materials by meansof Finite Element Method.

値解析には，市販の有限要素法を用いた汎用プログラ
ムソフト Marc を用いる。
本演習は，材料挙動の可視化を通して強度評価の理コンピュータ技術の発展とともに数値シミュレーシ
ョンは航空宇宙，自動車，建築，医療などさまざまな産 解を深めてもらうことと，数値結果の精度を吟味する業分野において広く利用されるようになった。そのた という手順を経験させることが主目的であり，そのため，専門的知識と技術を要求される高等専門学校生へ めに適宜各種問題を用意して数値解析を実行できるよの数値シミュレーション教育は，実験解析の教育とと うに配慮している。なお，学生の演習時間は限られてもに重要である。本論文は，本校専攻科生産システム いるためソフトの基本的使用方法については「Marc
工学専攻の生産システム工学演習（週 1 コマ，15 週） Mentat 2011 (classic)簡易マニュアル」を用意する[1][2]。
で行っている材料強度評価のための数値シミュレーシ
ョン教育についてまとめたものである。
２． 有限板の一様引張り
まず材料力学や強度設計で学んだ理論を数値解析で検証する。一例として一様な板の引張りによって生じ ２.１ 有限板の一様引張り
る応力と伸びを求める中で，二次元弾性問題の解析に有限板の二次元弾性解析を行う。解析対象は図 1 におけるソフトの使用法，境界条件の与え方および結果 示す幅 2W =100[mm]，長さ h =200[mm]および板厚 tの考察方法などを学ぶ。また中実丸棒の引張りや内外 =1[mm] の軟鋼製（ヤング率 E =206×103[N/mm2]，
圧を受ける円筒問題などは軸対称問題であり，軸対称 ポアソン比ν= 0.3）の有限板で，y 方向に一様引張り要素を選択して二次元問題と同様に扱い解析する。そ σ0 を与える問題である。垂直応力をσ，せん断応力をして，軸対称問題の応用例として丸棒が円周切欠きを τ，ひずみをεとすると，この問題の解は式(1)で与えもつ問題を取扱う。その際，応力集中問題の弾性解析 られる。添字は定義に従った x，y 成分である。
における要素分割と数値結果の関係について学ぶ。
このように x 軸と y 軸に対称な問題の場合，図 2 に次に，弾塑性解析として，切欠きをもつ板の切欠き底 示す 1/4 形状の解析モデルを用いる。その際，境界条からの塑性降伏現象について解析をする。これらの数 件として x 軸，y 軸上が軸と垂直方向に変位しないこ
１．緒言*技術支援センター**電子機械工学科***非常勤講師

平成 29 年 11 月 30 日受理

76
弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）とを与えれば良い。理論的には全体モデルの中央 1 点 表 1 境界条件（図 1 の問題）
（座標の原点）を 0 で固定して解析することと同じでパターン 1
あるが，数値解析では理論と差異が生じる。そのこと
原点の x 方向変位 u0を経験し，そして 1/4 モデルを用いることの妥当性を 原点の y 方向変位 v
0
確認する。
z 軸まわりの回転 w
端辺の圧力[N/mm2]

応力

-10

パターン 2000-10

𝜎𝑥 = 0𝜎{ 𝑦 = 𝜎0𝜏𝑥𝑦 = 0𝜎

伸び（y 方向） 𝜀𝑦 ℎ = 0 ℎ

(1)

𝐸

𝜎

縮み（x 方向） 𝜀𝑥 ∙ 2𝑊 = 𝜈𝜀𝑦 ∙ 2𝑊 = 𝜈 0 ∙ 2𝑊
𝐸

まず，解析モデルの要素分割を行う。Marc Mentat
を用いて解析モデルを自動で四角形要素に分割する場
合 ， ①QUADRIL ATERALS (OVERLAY) と②QUADRIL ATERALS(ADV FRNT)の 2 種類の平面要素(2D PLANAR)がある。長方形モデルの形状を分割すると，図 3 に示すように直角の隅が①では要素形状
がいびつになる。そこで，ここでは要素分割には②を使用することにする。そして解析を表 1 に示す 2 つのパターンの境界条件で行う。ここで w は x，y 軸に垂直な軸（z 軸）まわりの回転(ROTATION)である。
パターン 1 では全体モデルの中央 1 点（原点）のみ
x 軸方向変位(DISPLACEMENT) u および y 軸方向変位 v を 0 で固定する。また y 軸方向の等分布引張荷重
として単位長さ当り 10[N/mm]を端辺（エッジ）に負荷する。解析モデルの板厚が 1[mm]であるので，この等分布荷重は 10[N/mm2]の作用応力に相当する。入力
は圧力(PRESSURE)で与えるようになっているのでマイナスの値を入力する。解析の結果，パターン 1 の条件では変位などに回転したようなコンター図が得られる。そこで次に回転固定も必要と考え，パターン 2 の変位固定と回転固定の両方の拘束条件で解析を行う。
結果は回転を 0 で固定したにもかかわらず，パターン
1 と同様に正しい解が得られない。全体で要素分割する場合，対称である点が要素分割後に対称節点とは必ずしもならず，対称性による似た係数をもつ連立方程式となり，解の安定性を欠いたためと考えられる。図 4
は 1/4 モデルで解析した場合の y 軸方向変位のコンタ
ー図で，式(1)と一致する。これらの結果から，対称性をもつ問題ではその片側のみを解析領域として解析する必要があることを確認できる。

図 1 解析対象（長方形板）① OVERLAY

図 2 解析モデル② ADV FRNT

図 3 要素の自動分割（直角近傍の要素）

図 4 y 軸方向変位 v のコンター図（1/4 領域）

77
材料強度数値シミュレーション教育の実践

図 5 解析対象

図 6 解析モデル（切欠きをもつ長方形板）

3.175

𝛼=
3.15

𝜎max
𝜎0

α

２.２ 中央に円孔を有する板の引張り
図 5 に示す直径(2a)=20[mm]の円孔を中央に有する
幅 2W =100[mm]，長さ h =200[mm]および板厚 t =1[mm]の有限板の一様引張り問題を取扱う。荷重条件および形状の対称性を考慮して，解析は図 6 に示す全体
領域の 1/4 で行う。その際，境界条件として図 6 に示すように y 軸上の x 方向変位 u と x 軸上の y 方向変位v を 0 で固定する。また，y 軸方向の一様引張応力σ0= 100[N/mm2]を端辺に負荷する。
円孔などの切欠きを有する板が引張りなどの負荷を受けている場合，切欠き近傍には応力集中現象が生じる。図 5 の問題では切欠き底の点 A で最大応力が発生し，その近傍での応力変化が大きいので点 A 付近の要
素分割は細かくする必要がある。また，要素形状は高アスペクト比や鋭角・鈍角をもつ四角形では精度に悪い影響を与えるので，正方形に近い形状が望まれる。
これらのことを考慮に入れて円孔縁の 1/4 の分割数 n
を 10，20，30 と変化させて解析を行う。なお，その他の辺の分割数は要素形状が正方形に近づくようにそれぞれ設定する。最大応力をσmax ，公称応力をσ0 とす
ると応力集中係数α=σmax /σ0 で定義され，この問題の厳密解は式(2)[3]に本解析の a =10，W =50 を代入してα=3.15 が得られる。図 7 に分割数 n による応力集
中係数αの収束状況を示す。

3.125

𝛼=

𝜎max
𝑎 2
𝑎 4
= 3 + 3.5469 ( ) + 6.5859 ( )
𝜎0
𝑊
𝑊
𝑎 6
𝑎 8
+ 2.4298 ( ) − 0.5339 ( ) (2)
𝑊
𝑊

3.1
10

20

n

30

図 7 孔縁の分割数 n と応力集中係数α孔縁の分割数を増やして解析するにつれて数値結果
が厳密解に近づくことが確認できる。分割数 30 では，
厳密解とほぼ一致し，十分な精度で解が得られること の対称性を考慮して，図 9 に示す丸棒材の 1/4 部分をがわかる。この項では，切欠きの大きさを種々変化さ 解析領域とし，その部分を軸対称要素で分割する。弾せて応力集中への影響を調べる場合，切欠き縁の分割 性解析の場合，解析に必要な材料定数はヤング率 E
数と結果の関係を良く検証しなければならないことが =206×103[N/mm2]およびポアソン比ν=0.3 の 2 つでわかる。
ある。この問題の変位は次式で与えられる。
３． 丸棒や円筒の問題
３.１ 一様引張り
丸棒や円筒の一様引張り問題は，軸対称要素を用いることで二次元問題と同じように取扱える。軸対称要素を使用する場合には，全体座標系の xy 平面(0≦y,z=0)でモデルを作成し，軸対称軸を x 軸にする必要がある。図 8 に長さ L =40[mm]，直径 d =10[mm]の軟鋼製
丸棒の引張り問題を示す。端辺に軸方向の引張応力σ0を圧力-100 [N/mm2]で負荷する。荷重条件および形状

𝑢 = 𝜀𝑥𝑥 𝐿 (𝜀𝑥𝑥 =

𝜎𝑥𝑥
)
𝐸

𝑣 = 𝜀𝑦𝑦 𝑑 (𝜀𝑦𝑦 = −𝜈𝜀𝑥𝑥 )

(3)
(4)

数値解析は表 2 に示す 2 つのパターンで行う。パターン 1 の境界条件は，図 9 に示すように丸棒中心軸である x 軸上の y 軸方向の変位 v および y 軸上の x 軸方向の変位 u を 0 で固定する。そして x 軸方向の一様引
張応力σ0 =100[N/mm2]を端辺に負荷する。端面における x 軸方向の変位 u および y 軸方向の変位 v は式(3)お78
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紀要

第 40 号（平成 30 年）

よび(4)に本解析のデータを代入して u =0.0194，v =-0.00146 が得られる。数値結果は，分割数に関係なくこれらの値と一致する。なお，解析モデルを考えると得られる数値はそれぞれ 1/2 の値となる。
次に，パターン 2 の条件として x 軸上の y 方向変位
v を拘束しない場合で解析する。数値結果 u,v はパターン 2 でも理論値と一致する。また応力のコンター図に
図 11 中実丸棒の y 方向変位 v のコンター図
もパターン 1 との差が見られないことから，軸対称問
題の弾性解析では対称軸である x 軸上の拘束は必要ないということが確認できる。なお図 10，11 にこの問題の変位 u および v のコンター図を示す。
３.２ 半円環状切欠きをもつ丸棒の引張り
図 12 に示す長さ L =20[mm]，直径 d =10[mm]の丸棒に，切欠き半径 r =1[mm]の半円環状切欠きを有する問題を取扱う。端辺に軸方向の一様引張応力σ0 =100[N/mm2]を負荷する。この問題も軸対称問題であり，軸対称要素を用い，荷重および形状の対称性を考慮して図 13 に示す丸棒縦断面の 1/4 領域で解析できる。境界条件は y 軸上の x 軸方向変位 u =0 と端辺の x 軸方
図 8 解析対象（中実丸棒）
向引張応力 100[N/mm2]の負荷である。
図 14 に切欠き縁を 5 等分するような自動分割で数値計算して得られた x 軸方向の垂直応力σxx (Comp 11
of Stress)のコンター図を示す。切欠きで最大応力σmax=332.3 [N/mm2]が得られる。式(2)で示す定義では応力集中係数α=3.32 となるが，応力集中係数α’ を次式(5)を用いて定義するとα’ =σmax /σn=2.13 となる。こ
図 9 解析モデル
こで，式(5)の公称応力σn は，切欠き底最小断面積が全体の荷重を一様に受けもつと考えた場合の応力である。
表 2 境界条件（図 9 の解析モデル）

パターン 1パターン 2y 軸上の x 方向変位 u
x 軸上の y 方向変位 v

00

端辺の圧力[N/mm2]

-100

0
-100

図 12 解析対象（環状切欠きをもつ丸棒）

図 10 中実丸棒の x 方向変位 u のコンター図

図 13 解析モデル

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材料強度数値シミュレーション教育の実践

𝜎𝑛 =

𝑑2
𝜎 =
(𝑑 − 2𝑟)2 0

1
(1 −

2𝑟
)
𝑑

2 𝜎0

(5)

20による肉厚内部の垂直応力σyy のコンター図を比較して示す。
この項では，境界条件の充足度から結果の精度が推定できることを示している。

環状切欠き材の応力集中係数の厳密解はα’ =2.196[4]であり，本計算結果は誤差 3.0%と良い結果を得ている。
なおこの応力集中係数の定義を 2.2 項の円孔問題に用いるとα’ =2.52 となる。このように応力集中係数は定義によって数値が異なり，どの定義を用いるかは現象を説明しやすくするように選択すれば良い。

図 15 解析対象（中空円筒）

図 14

半円環状切欠きの方向の垂直応力σxx のコンター図

３.３ 中空円筒の内外圧問題
３.３.１ 外圧問題
図 15 に示す長さ L =20[mm]，内径 2a =8[mm]，外径 2b =10[mm]で肉厚 1[mm]の中空円筒に，外圧 p o=10[N/mm2]，内圧 p i =0 を負荷した場合を解析する。
荷重および形状の対称性を考慮して，軸対称要素を用い図 16 に示す中空円筒縦断面の 1/4 領域で解析する。
境界条件として y 軸上の x 軸方向の変位 u を 0 で固定
し，外周端辺に外圧 p o =10[N/mm2]を負荷する。
まず数値結果が内周と外周における境界条件を満たしているかどうかを検討する。y 軸方向の垂直応力σyyはそれぞれ 0[N/mm2]と-10[N/mm2]であるが，肉厚の分割数 n=8 での数値結果は 1.410 と-9.924 となり，境界条件を十分に満たしていない。原因は肉厚方向の応力変化に対して分割が粗いことが考えられる。そこで要素分割の粗密が解析精度に与える影響を調べるため，肉厚の分割数 n を 10 と 20 で同様の解析を行い，
図 17に分割数 n での内外円周上のσyy を示す。分割数が大きくなるにつれて精度の向上が見られる。数値結果は
分割数 20 で外周の応力誤差が 3.0%であり，精度の良い解析が実行できている。今後は肉厚の分割数 20 を目
安に解析を行うことにする。図 18 に分割数 8 および

図 16 解析モデル

図 17 肉厚分割数 n での境界のる垂直応力σyy(p i =0，p o =10[N/mm2])

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材料強度数値シミュレーション教育の実践

Von Mises Stress)のコンター図を示す。両方とも切欠き底に高い応力が生じているが，応力分布は大差ない
ことがわかる。なお，この時の相当ひずみεY (Comp 22of Total Strain)のコンター図を図 23 に示す。A1050 ア
ルミニウム材では，ひずみの集中域が小さく孔の影響が局所的であるが，
S35C 軟鋼材では孔近傍に大きいひ
ずみ集中域が生じていることが確認できる。
この項で弾塑性解析の基本を学び，弾性解析における応力とひずみ関係とは異なる材料挙動を知ることができる。
図 21 垂直応力σyy のコンター図( p i =p o =10[N/mm2])

４． 弾塑性解析
2.2 項で弾性解析を行った中央に円孔を有する板の一様引張り問題を，材料の塑性降伏を考慮して弾塑性解析をする。弾塑性解析では材料定数としてヤング率
E，ポアソン比ν，降伏応力σY および応力σとひずみεの関係が必要となる。ここでは式(9)の加工硬化則(5)を用いる。なお使用する解析ソフトでは，入力する真
応力σと真ひずみεの関係には弾性ひずみ成分εe を除いた塑性ひずみεp の値を用いなければならない。
𝜎 = 𝜎Y + 𝐾𝜀 𝑛

A1050

S35C

図 22 切欠き近傍の塑性相当応力分布（負荷応力 1.0σY）(9)

ここで K は塑性係数，n は加工硬化指数(n 値)である。また，降伏応力σY に達するまでは当然弾性ひずみ
εe のみで塑性ひずみεp は 0 である。
数値計算はアルミニウム(A1050)と軟鋼(S35C)を想定して行い，加工硬化則の違いが降伏挙動に与える影響を比較する。表 4 に材料の機械的性質を示す。

表 4 アルミニウムと軟鋼の機械的性質[6][7][8]

E
A1050

N/mm2
72×103

S35C

206×103

単位

σY

K

N/mm2

N/mm2

0.3

30

160

0.3

0.3

305

1000

0.2

ν

n
A1050

S35C

図 23 相当ひずみ分布（負荷応力 1.0σY）

５．結言
数値解析における解析モデルと境界条件は前項の弾性計算と同じであるが，負荷応力は降伏応力σY の 1.2倍までを 12 ステップで行う。2 つの材料挙動が絶対値では大きく異なるため，降伏応力σY を基準に比率を合わせて降伏挙動を比較する。図 22 に負荷応力 1.0σYにおける切欠き近傍の塑性相当応力σvon (Equivalent

さまざまな産業分野において広く使用されるようになった数値シミュレーション技術を学び，身につけておくことは大切なことである。本論文では，学生が材料強度に関する知識を数値シミュレーションを通して習得できるように配慮した。試行錯誤しながら問題を

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解く中で解析ソフトの使用法を学び，与える境界条件の重要さを知り，可視化された現象で材料挙動の理解を深めることができたと考える。疑問を持つ形状と材料についての応力と変形を知るために，解析モデルを作成し，数値実験を行う基本的なことはできるようになったと思う。またその結果の見方，精度評価法を学習でき，例えば分割数による結果の変動を知ることで評価したり，似た問題の厳密解との比較によって推定したりする方法などを学んできた。本論文で取扱った
これらの問題は材料強度の初歩的な内容であるが，数値解析の初心者が Marc を用いて強度解析を行う上で大変参考になると考えている。
参考文献[1] 坂根 政男：例題で学ぶ Marc 有限要素法解析入門，〈平成 23 年〉[2] 木下 つる代：Marc Mentat2011(classic)簡易マ
ニュアル （実習用テキスト），〈平成 26 年〉[3] 石田 誠：日本機械学会論文集，第 21 巻，第 107号，だ円孔を有する帯板の引張り（第 1 報） ，pp507-513 ，〈昭和 30 年〉[4] 西谷・他 2 名：機論，49-441，A，pp602-610，＜
昭和 58 年＞
[5] 益田 森治・室田 忠雄：工業塑性力学（改訂），＜平成 6 年＞
[6] 大西 清：JIS にもとづく機械設計製図便覧（第10 版） ，p4-4 ，〈平成 13 年〉[7] JIS 規格：アルミニウム及びアルミニウム合金の板及び条 JIS H 4000 ，〈平成 26 年〉[8] JIS 規格：機械構造用炭素鋼鋼材 JIS G 4051，〈昭和 54 年〉

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